Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕНННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ»
ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Краткий курс лекций для студентов заочной формы обучения специальности
080301 «Коммерция (торговое дело)»
ЛЕКЦИЯ 1 (4 ч)
Часть 1 (2 ч)
1.1. Понятие экологии, ее междисциплинарная роль
в современных условиях. Экология человека.
Инженерная экология и ее задачи.
Экология – молодая наука, но древнейшая отрасль человеческого знания. Рождение экологии как самостоятельной науки произошло в середине XIX века. В 1866 году немецкий биолог Эрнест Геккель (1834-1919) назвал экологией один из разделов биологии – “науку об отношении организмов к окружающей среде”. Буквальный перевод введенного Геккелем термина “экология” с греческого языка означает “наука о доме”: “ойкос” или “экос” – “дом, родина”; “логос” – “наука, учение”. Классическим определением экологии как науки считается следующее: экология – наука о закономерностях формирования, развития и устойчивого функционирования биологических систем разного ранга в их взаимоотношениях между собой и с окружающей их внешней средой.
Изначально экология развивалась как часть биологической науки, в тесной связи с другими естественными науками – химией, физикой, геологией, географией, почвоведением, математикой и т.д. Постепенно она вышла за рамки биологии и приобрела междисциплинарное значение, то есть стала наукой, стоящей на стыке целого ряда наук, неразрывно связанной с достижениями этих наук, активно использующей свойственные им методы, понятия и термины. Такое “размывание” понятия “экология”, потеря четких границ ее с другими науками привели к возникновению множества разделов и направлений экологии. Традиционная экология в составе биологической науки носит название общей экологии и изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды. По размерам объекта изучения экологию делят на ландшафтную (географическую) и глобальную (учение о биосфере). По конкретным объектам исследования экология классифицируется на экологию животных, экологию растений и экологию микроорганизмов. С научно-практической точки зрения экологию делят на теоретическую (изучает общие закономерности организации жизни) и прикладную (изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса и разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов). Существуют такие специальные дисциплины, как инженерная экология, геоэкология, промышленная экология, математическая экология, сельскохозяйственная экология, космическая экология, социальная экология и др. Социальная экология изучает взаимоотношения в системе “человеческое общество – природа”, а один из ее разделов – экология человека – рассматривает взаимодействие человека как биосоциального существа с окружающей средой.
Инженерная экология занимается исследованием природно-технических геосистем, формирующихся в результате взаимодействия природы и человеческого общества. Инженерная экология, опираясь на нормы жизнеобеспечения растительного и животного мира, определяет эффективные способы и средства охраны окружающей природной среды. Основной задачей инженерной экологии является создание таких методов и средств формирования и управления природно-техническими геосистемами, которые обеспечивали бы их функционирование, не нарушая механизмов саморегуляции объектов биосферы и естественного баланса природообразующих геосфер.
1.2. Учение о биосфере.
Термин “биосфера” образован от греческих слов “биос” – жизнь и “сфера” – шар. Впервые этот термин был введен в научную литературу в 1875 году австрийским геологом Эдуардом Зюссом (1831-1914). Э. Зюсс понимал под “биосферой” пространство на поверхности Земного шара, где обитают живые организмы. Как научное направление, учение о биосфере сформировалось в первой четверти XX века в России. Его основоположником стал великий русский ученый академик Владимир Иванович Вернадский (1863-1945). Классический труд В. И. Вернадского “Биосфера” был опубликован в 1926 году. Согласно Вернадскому, биосфера представляет собой уникальную геологическую оболочку Земного шара, глобальную планетарную систему, где существует или когда-либо существовала жизнь, другими словами, где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности. Биосфера сформировалась в результате длительной эволюции под влиянием следующих естественных факторов: солнечной энергии, силы гравитации, тектонических сил, химической энергии (окислительно-восстановительные процессы) и биогенной энергии (фотосинтез у растений, хемосинтез у бактерий, усвоение и окисление пищи у животных, размножение и продуктивность у биомассы).
В составе биосферы различают три компоненты – три области распространения жизни:
1. Атмосфера (от греч. “атмос” – пар) – газовая оболочка Земли.
2. Гидросфера (от греч. “гидора” – вода) – водная оболочка Земли.
3. Литосфера (от греч. “литос” – камень) – каменная оболочка Земли.
Биосфера включает в себя всю поверхность Земли, верхнюю часть литосферы (до глубины 4.5 км), всю гидросферу (до максимальной глубины 11.022 км – Марианская впадина на дне Тихого океана, а также 1-2 км донных отложений) и нижнюю часть атмосферы (до высоты 20-25 км). Такие границы биосферы определяются, согласно Вернадскому, “полем существования жизни” – то есть наличием живых организмов или “следов” их жизнедеятельности. Верхней границей биосферы служит озоновый слой – за его пределами существование жизни невозможно вследствие губительного влияния жесткого ультрафиолетового излучения. Нижней границей биосферы служит высокая температура земных недр (свыше 100 0С). В средней части биосферы живые организмы присутствуют постоянно, их основная концентрация приходится на границу атмо-, гидро-, и литосферы. Пределов биосферы достигают лишь отдельные простейшие организмы (бактерии, споры грибов), занесенные туда случайно.
Согласно учению В. И. Вернадского, биосфера имеет сложную внутреннюю структуру и состоит из семи компонентов:
1. Живое вещество – совокупность всех живых организмов, населяющих планету. Характеризуется массой, химическим составом, энергией.
2. Косное вещество – геологические образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими. Пример: магматические горные породы, минералы.
3. Биокосное вещество – продукты взаимодействия живого и косного веществ. Пример: океанические воды, почва.
4. Биогенное вещество – геологические образования, созданные деятельностью живых организмов. Пример: каменный уголь, нефть, известняки.
5. Радиоактивное вещество – химические элементы, находящиеся в состоянии радиоактивного распада.
6. Вещество космического происхождения. Пример: метеориты.
7. Рассеянные атомы.
Живое вещество составляет самую незначительную часть биосферы: его масса (2.4.1012 т) соответствует примерно одной двухтысячной (1/2000) массы атмосферы – самой легкой оболочки Земного шара; объем живого вещества составляет приблизительно одну полуторамиллионную (1/1500000) объема всей биосферы. Тем не менее, именно живое вещество играет основополагающую роль в глобальных биосферных процессах. Признание живого вещества самой мощной геологической силой планеты составляет сущность учения В. И. Вернадского о биосфере. Он писал: “На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые вместе”.
1.3. Биогеоценоз и его составляющие. Экосистемы и их устойчивость.
Термин “биогеоценоз” образован от греч. “биос” – жизнь, “гео” – земля и “ценоз” - сообщество. Впервые термин “биогеоценоз” был предложен русским ученым-почвоведом академиком В. Н. Сукачевым в 1940 году. Согласно определению В. Н. Сукачева, биогеоценоз – это сложившаяся в процессе эволюции пространственно ограниченная однородная природная система функционально взаимосвязанных живых организмов и окружающей их неживой среды. Говоря иначе, биогеоценоз – это конкретный однородный участок земной поверхности, на котором взаимодействуют живое и косное вещества биосферы, объединенные обменом веществ и энергии в единый природный комплекс.
Биогеоценоз состоит из следующих компонентов:
1. Фитоценоз – растительные сообщества (растительность, флора).
2. Зооценоз – животный мир (животные, фауна).
3. Микробоценоз – микроорганизмы.
4. Эдафотоп – почва с подпочвенными слоями горных пород (грунтом) и почвенно-грунтовыми водами.
5. Климатоп – атмосфера с содержащимися в ней кислородом, углекислым газом, влагой, осадками.
Первые три компонента биогеоценоза образуют в результате взаимодействия биологическое единство – биоценоз. Последние два компонента биогеоценоза образуют косное единство – экотоп.
ЭКОТОП
БИОЦЕНОЗ
Каждый биогеоценоз отделен от других границами, которыми служат границы растительных сообществ однородного видового состава и строения в закономерном сочетании. Обычно границы растительных сообществ совпадают с природными географическими зонами, вследствие чего различают биогеоценозы тундры, лесов, степей, пустынь, болот, озер и т.д. В зависимости от особенностей климата и исторических факторов формирования жизни биогеоценозы могут сильно различаться – например, биогеоценозы озер и пустынь.
В последнее время в научной литературе все чаще вместо термина “биогеоценоз” употребляют термин “экосистема”. Действительно, они очень близки, однако не являются синонимами. Термин “экосистема” (экологическая система) был предложен английским ученым-ботаником А. Тенсли в 1935 году. Согласно определению, экосистема – это сообщество живых организмов и среда их обитания, которые функционируют совместно и связаны между собой взаимным обменом веществ и энергии.
Как мы видим, определение экосистемы очень похоже на определение биогеоценоза. Различие этих терминов состоит в том, что экосистема – понятие более широкое: границы экосистемы, в отличие от границ биогеоценоза, определяются только содержанием исследуемого сообщества живых организмов и среды его обитания. Примеры экосистем: капля воды, кочка на болоте, подушка лишайника на стволе дерева, аквариум с рыбками, озеро, степь, лес, река, океан, континент, биосфера в целом. Если для биогеоценоза обязательно наличие всех структурных компонентов, то экосистема может не иметь в своем составе, например, фитоценоза и даже зооценоза: такой экосистемой, биоценоз которой состоит только из микробоценоза, служит сообщество микроорганизмов, разлагающих гниющее в лесу дерево или труп животного. Таким образом, каждый биогеоценоз может быть назван экосистемой, но не каждая экосистема является биогеоценозом.
Основным условием функционирования любой экосистемы является наличие в ней взаимосвязей (взаимодействия) живых организмов между собой и с окружающей их внешней средой. Самый распространенный и важный тип взаимодействия базируется на интересах питания и носит название пищевой или трофической структуры экосистемы (от греч. “трофе” – питание).
Трофическая структура (трофика) любой экосистемы состоит из нескольких уровней, которые также называют трофическими:
1. Автотрофы (продуценты): живые организмы, создающие сложные органические вещества (биомассу) из простых неорганических соединений, используя внешние источники энергии. К ним относятся зеленые растения и часть бактерий.
Фотоавтотрофы (зеленые растения, цианобактерии и некоторые другие виды бактерий) создают органическое вещество в процессе фотосинтеза, используя энергию Солнца:
h
6CO2 + 6H2O + 2821,9 кДж C6H12O6 + 6O2
хлорофилл глюкоза
Хемоавтотрофы (нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии и другие виды бактерий) создают органическое вещество в процессе хемосинтеза, используя энергию химических связей: окисляют NH3, H2S, CH4, CO и другие простые соединения до более сложных.
Количество создаваемой автотрофами биомассы называется первичной продукцией. Скорость образования первичной продукции (т.е. количество биомассы, образующейся в единицу времени на единице площади или в единице объема) называют биологической продуктивностью экосистемы.
2. Гетеротрофы (консументы): живые организмы, неспособные синтезировать органические вещества из неорганических и требующие поступления органического вещества извне в виде пищи, которой служат автотрофы и другие живые организмы. К консументам относится огромное количество живых организмов. Различают несколько групп гетеротрофов.
Консументы I порядка (фитофаги и детритофаги) – растительноядные животные и животные, питающиеся детритом (например, грифы, раки, земляные черви). Детрит – мертвые растительные и животные остатки (опавшие листья, фекалии, трупы и т.д.).
Консументы II порядка (зоофаги) – плотоядные животные, питающиеся фитофагами и детритофагами (хищники); насекомоядные растения и растения-паразиты.
Консументы III порядка – плотоядные животные, питающиеся зоофагами (вторичные хищники); животные-паразиты.
Консументы IV и V порядка – сверхпаразиты.
Существуют консументы со смешанным типом питания – полифаги (например, человек).
Таким образом, гетеротрофы строят свое тело за счет автотрофов. Количество биомассы, создаваемой консументами, называется вторичной продукцией.
3. Сапротрофы: живые организмы, питающиеся мертвым органическим веществом и разлагающие его до простых неорганических соединений. К ним относятся редуценты (различные виды бактерий, простейшие, грибы), а также детритофаги. Частично минерализация органических веществ осуществляется всеми живыми организмами в процессе метаболизма.
Взаимосвязанный ряд трофических уровней представляется собой трофическую цепь. Трофическая цепь не всегда может быть полной: например, опавшая листва сразу подвергается минерализации редуцентами – в этой трофической цепи отсутствует звено консументов.
Основным (и самым важным) свойством любой экосистемы является устойчивость, под которой понимается способность системы противостоять изменениям, возвращаясь в исходное состояние благодаря действию ряда механизмов. В основе устойчивости системы лежит принцип Ле Шателье-Брауна: при внешнем воздействии на систему, выводящем ее из состояния устойчивого равновесия, последнее смещается в том направлении, при котором эффект воздействия ослабляется. Основным условием устойчивости любой экосистемы является биологическое разнообразие (то есть разнообразие форм жизни). Его наличие обеспечивает последовательное использование выделяемых в среду продуктов жизнедеятельности организмов, дает возможность дублирования, подстраховки, замены одних звеньев системы другими и т.д. Присутствие в экосистеме лишь одной формы жизни предопределяет ее конечность вследствие исчерпания ресурсов и загрязнения среды продуктами жизнедеятельности, которые невозможно использовать вторично.
Часть 2 (2 ч)
1.4. Понятие экологического фактора. Закон минимума Либиха.
Среда обитания любого живого организма – это совокупность условий его жизни. Успех выживания живых организмов и их процветание зависят от их приспособленности к условиям среды обитания. Условия среды обитания (т. е. компоненты внешней среды), которые оказывают прямое или косвенное воздействие на живые организмы на протяжении хотя бы одного цикла индивидуального развития, называются экологическими факторами.
Существует несколько классификаций экологических факторов: по “критерию жизни”, по свойствам, по отношению к экосистеме и др. Классификация по “критерию жизни” подразумевает деление экологических факторов на биотические и абиотические. Биотическими факторами называют совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других организмов, а также на неживую среду обитания. Например, растения выделяют кислород, необходимый для дыхания животных, а животные обеспечивают поступление в атмосферу CO2, который используется растениями в процессе фотосинтеза; одни живые существа служат пищей для других живых существ и т.п. Абиотическими факторами называют совокупность неорганических (неживых) компонентов экосистемы и внешней среды, влияющих на жизнедеятельность живых организмов. К ним относятся температура, влажность воздуха, давление, сила ветра, энергия солнечных лучей, осадки, химический состав среды обитания и т.п.
В последнее время, кроме биотических и абиотических, выделяют еще одну группу экологических факторов – антропогенные. Антропогенные факторы – это факторы, созданные деятельностью человека и воздействующие на окружающую среду и живые организмы. К ним относятся истребление, размножение и переселение человеком в другие места обитания различных видов животных и растений, влияние человеческой деятельности на климат, режим рек и др., распашка целинных земель и т.п.
Не все экологические факторы одинаково важны для успешного выживания конкретного живого организма. Экологические факторы, которые являются наиболее значимыми (критическими) для жизнедеятельности организма, называются лимитирующими экологическими факторами. Значение лимитирующих факторов для живых организмов было впервые установлено немецким агрохимиком Ю. Либихом и сформулировано в виде закона.
Закон минимума (Ю. Либих, 1840 г.): Рост растений, величина и устойчивость их урожайности зависят от вещества, находящегося в минимуме. Пояснение: Для питания растений очень важны такие элементы, как калий, азот, фосфор; недостаток этих элементов в почве приводит к отклонениям в нормальном росте растений или их гибели.
Сформулированный для растений, закон минимума стал в дальнейшем использоваться для других живых организмов и приобрел новое звучание: Жизнеспособность живых организмов определяется не теми элементами питания, которые потребляются ими в больших количествах и находятся в избытке, а теми, которые используются в микроколичествах и находятся в недостатке. Например, для нормального развития и функционирования человеческого организма большое значение имеют витамины и микроэлементы (железо, магний и др.).
Закон Либиха имеет ограниченный характер и действует, как правило, на уровне химических веществ. Его дополнением является правило взаимодействия факторов: живой организм в определенной мере способен заменить дефицитное вещество иным функционально близким веществом. Для других экологических факторов такая взаимозамена невозможна (закон независимости факторов В. Р. Вильямса). Например, нельзя действие влажности заменить действием солнечного света и т.п.
Закон минимума Либиха получил дальнейшее развитие в законе толерантности Шелфорда, который установил, что наряду с влиянием минимума (недостатка) экологических факторов, негативное влияние на жизнедеятельность живых организмов может оказывать и их максимум (избыток).
Закон толерантности (Ю. Шелфорд, 1913 г.): Лимитирующим фактором процветания живого организма может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми соответствует величине выносливости (толерантности) организма к данному фактору. Закон Шелфорда был впоследствии (1975 г.) дополнен Ю. Одумом следующими положениями: 1) организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного экологического фактора и низкий – в отношении другого; 2) организмы с широким диапазоном толерантности в отношении всех экологических факторов обычно наиболее распространены; 3) если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для данного вида организмов, то диапазон толерантности может уменьшиться в отношении других факторов и т.д.
1.5. Экологические законы жизни.
Кроме законов Либиха и Шелфорда, в экологической науке существует ряд положений, которые носят название экологических законов жизни и формулируются следующим образом:
1. Закон Рулье: Результаты развития (изменений) любого объекта определяются соотношением его внутренних особенностей и особенностей той среды, в которой он находится.
Пояснение: Закон имеет всеобщее значение, распространяется на живую и неживую природу и социальную сферу.
2. Закон сохранения жизни: Жизнь может существовать только в процессе движения через живое тело потока веществ, энергии и информации. Прекращение движения в этом потоке прекращает жизнь.
Пояснение: Закон устанавливает принципиальную разницу между живым и неживым веществом. Живое сохраняется только в процессе движения, в непрерывном взаимодействии живого тела с окружающей средой. Сохранение неживых тел, напротив, требует их покоя в благоприятной по свойствам неподвижной среде.
3. Каждый вид организмов, поглощая из окружающей среды необходимые ему вещества и выделяя в нее продукты своей жизнедеятельности, изменяет ее таким образом, что среда становится непригодной для его существования.
4. Постоянное существование организмов в любом ограниченном пространстве возможно только в экологических системах, внутри которых отходы жизнедеятельности одних организмов утилизируются другими видами организмов.
Пояснение: Естественно существующая экосистема должна включать автотрофов, гетеротрофов и сапротрофов.
5. Устойчивость экосистем определяется соответствием их видового состава условиям жизни и степенью развитости самих систем.
Пояснение: Характер почв должен соответствовать потребностям растений, характер растительности – потребностям животных, а их виды должны быть “пришлифованы” друг к другу. Такое положение достигается лишь в течение длительного развития биоценозов.
1.6. Биологический круговорот и энергетический баланс в биосфере.
Академик В. Р. Вильямс писал, что единственный способ придать чему-то конечному свойства бесконечного – это заставить конечное вращаться по замкнутой кривой, т. е. вовлечь его в круговорот.
Все вещества на планете Земля находятся в процессе круговорота. Круговоротом веществ на Земле называются повторяющиеся процессы превращения и перемещения веществ в природе, имеющие более или менее выраженный циклический характер. Различают два типа круговорота веществ – большой (геологический, абиотический) и малый (биологический, биотический).
Большой круговорот носит глобальный, планетарный характер, охватывает всю биосферу и выходит за ее пределы. Он обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и представляет собой перераспределение вещества между биосферой и более глубокими слоями Земли. Суть геологического круговорота состоит в следующем: выветривание магматических горных пород приводит к их разрушению и трансформации в осадочные. Осадочные горные породы в результате ряда процессов попадают в зоны действия высоких температур и давлений (в частности, сносятся потоками воды в Мировой океан). Там они преобразуются (метаморфизм), переплавляются и превращаются в магму – источник новых магматических пород, которые вновь поднимаются на поверхность планеты в результате медленных геологических процессов. Каждый последующий цикл круговорота не является точным повторением предыдущего, а вносит что-то новое, и это со временем приводит к очень значительным изменениям.
Малый круговорот является частью большого, осуществляется внутри экосистем и не выходит за пределы биосферы. Суть биологического круговорота заключается в протекании двух противоположных, но взаимосвязанных процессов: создании органического вещества (биомассы) из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и разрушении органического вещества до неорганических соединений в процессе разложения. Осуществление биологического круговорота происходит посредством жизнедеятельности трех групп организмов – автотрофов, гетеротрофов и сапротрофов. Источником биологического круговорота является солнечная энергия, которая связывается, запасается на поверхности Земли в результате процесса фотосинтеза.
Фотосинтез – единственный процесс на Земле, при котором солнечная энергия не только тратится и перераспределяется, но и связывается (в количестве, не превышающем 5% от всей энергии Солнца, достигающей земной поверхности). Связанная энергия вступает в круговорот по трофическим цепям, претерпевая превращения из одной формы в другую:
солнечная энергия (свет)
химическая энергия (энергия химических связей)
механическая энергия (работа)
тепловая энергия (тепло)
Таким образом, на каждом этапе развития живого организма часть потенциальной (запасенной растениями в процессе фотосинтеза) химической энергии, получаемой им в результате питания, позволяет организму осуществлять свои жизненные функции и высвобождается в космическое пространство в виде тепла.
В круговороте веществ в биосфере участвуют органические и неорганические соединения, химические элементы, их молекулы, атомы, ионы. Круговороты химических элементов и простых неорганических веществ (H2O, CO2), протекающие в масштабах всей биосферы, принято называть биогеохимическими циклами. Суть биогеохимических циклов состоит в следующем: химические элементы, попадая в живой организм, затем покидают его, переходя в неорганическую среду, откуда снова попадают в живой организм и т.д. Наиболее важное значение для жизни на Земле имеют круговороты углерода, азота, кислорода, фосфора и серы.
ЛЕКЦИЯ 2 (2 ч)
2.1. Формы взаимодействия человеческого общества и биосферы.
Роль антропогенного фактора в развитии биосферы.
Итак, биосфера – саморегулирующаяся, динамически устойчивая планетарная экосистема. Такой она стала в процессе эволюции. Динамическая устойчивость биосферы обеспечивается разнообразием составляющих ее экосистем, саморегуляция достигается посредством сложных механизмов круговорота веществ и энергии.
Сейчас влияние деятельности человека на биосферные процессы стало сопоставимо с влиянием естественных факторов, определявших развитие биосферы на протяжении всей ее предыдущей истории. Именно в наши дни вступает в силу разработанная академиком В. И. Вернадским концепция ноосферы – сферы (ведущего значения человеческого) разума.
Ноосфера (от греч. “noos” – мышление, разум) – высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного общества, с периодом, когда разумная деятельность человека становится главным определяющим фактором развития биосферы. Вот как сам В. И. Вернадский писал о ноосфере: “Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. И перед ним, перед его мыслью, трудом встает вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы приближаемся, и есть ноосфера”.
Сейчас мы можем говорить лишь о начальных стадиях развития ноосферы и в зависимости от того, как построит человек свои взаимоотношения с окружающей его природной средой, зависит будущее биосферы и существование самого человека.
Деятельность человека, оказывающую влияние на природные биосферные процессы, принято называть антропогенным воздействием.
Антропогенное воздействие – деятельность человека, связанная с реализацией его экономических, военных, культурных и других интересов, вносящая физические, химические, биологические и другие изменения в окружающую природную среду.
Характер и масштабы антропогенного воздействия на биосферу определяются биосоциальной природой человека, суть которой состоит в следующем:
с одной стороны, человек – биологический объект, участвующий в глобальном круговороте веществ и энергии и связанный с окружающей средой системой трофических взаимодействий (человек – гетеротрофный консумент-полифаг с аэробным типом обмена);
с другой стороны, человечество представляет собой высокоразвитую социальную систему, которая предъявляет к окружающей среде широкий круг небиологических требований, вызванных техническими, бытовыми, культурными потребностями, прогрессивно возрастающими по мере развития науки, техники, культуры.
В настоящее время потребности человека вышли далеко за рамки чисто биологических, масштабы его воздействия на биосферу значительно превысили ее адаптационные возможности. Другими словами, человечество как социальная система стало функционировать намного шире, чем как система биологическая. Такое состояние взаимоотношений в системе “человеческое общество – биосфера” влечет за собой нарушение сложившегося в процессе эволюции биологического круговорота и угрожает целостности биосферы.
Выделяют следующие основные виды антропогенных воздействий:
1. Изменение структуры земной поверхности: строительство городов, промышленных предприятий, дорог, распашка степей, вырубка лесов, осушение земель, создание искусственных водоемов и т.д.
2. Изменение химического состава окружающей природной среды, влияние на круговорот веществ в биосфере: добыча полезных ископаемых, выбросы различных веществ в атмосферу и гидросферу, химизация сельского хозяйства и т.д.
3. Изменение энергетического (теплового) баланса отдельных регионов и планеты в целом: крупномасштабное сжигание топлива, загрязнение атмосферы “малыми газами” и т.д.
4. Изменения, вносимые в живую природу: уничтожение отдельных видов организмов, выведение новых пород животных и сортов растений, перемещение организмов на новые места обитания и т.д.
Все антропогенные воздействия на биосферу можно разделить на преднамеренные (целенаправленные) и сопутствующие (непроизвольные). Преднамеренные антропогенные воздействия – воздействия, осуществляемые человеком сознательно для достижения конкретных целей: например, строительство городов, дорог, водохранилищ, добыча полезных ископаемых и т.д. Сопутствующие антропогенные воздействия возникают побочно с преднамеренными: например, добыча полезных ископаемых сопровождается изменением почвенного рельефа и т.п. Более опасными для окружающей природной среды являются сопутствующие антропогенные воздействия: их сложно прогнозировать и отклик биосферы на них появляется не сразу, а со сдвигом во времени, вследствие чего масштабы таких воздействий трудно регулировать.
2.2. Понятие загрязнения. Виды загрязнений.
Источники загрязнения атмосферы, гидросферы, литосферы.
Основным и наиболее распространенным видом антропогенного воздействия на биосферу является загрязнение окружающей природной среды.
Загрязнение окружающей природной среды – это поступление в нее или возникновение в ней новых, нехарактерных для нее физических, химических, биологических или информационных агентов, оказывающих вредное воздействие на природные экосистемы и человека. Другими словами, загрязнение окружающей природной среды – это поступление в природную среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий в количествах, оказывающих вредное воздействие на здоровье человека, флору и фауну.
По происхождению загрязнение окружающей среды бывает естественным и антропогенным. Естественное загрязнение – это загрязнение, вызванное естественными (природными) причинами и катастрофами. К ним относятся извержения вулканов, пыльные бури, лесные и степные пожары, селевые потоки, наводнения, землетрясения, выветривание горных пород, ветровая и водная эрозия, массовое цветение растений, разложение живых организмов и т.п. Антропогенное загрязнение – это загрязнение, являющееся результатом хозяйственной деятельности человека.
Выделяют следующие основные виды загрязнений окружающей природной среды:
1. Физическое (параметрическое) загрязнение – загрязнение, связанное с изменением физических параметров среды. В зависимости от изменения того или иного параметра различают следующие виды физических загрязнений:
а) Тепловое загрязнение. Проявляется в повышении температуры среды. Источники – теплотрассы, промышленные выбросы теплой воды и дымовых газов и т.д.
б) Шумовое загрязнение. Проявляется в превышении естественного уровня шума и ненормальном изменении звуковых характеристик – периодичности, силы звука и т.п. Источники – работа транспорта, промышленных устройств, бытовых приборов, поведение людей и т.д.
в) Радиационное и радиоактивное загрязнения. Радиационное обусловлено действием ионизирующих излучений, радиоактивное – содержанием радиоактивных веществ. Проявляется в превышении естественного радиационного фона Земли (1-10 мЗв/год). Источники – разработка радиоактивных руд, ядерные взрывы (военные и в мирных целях), применение радионуклидов в различных отраслях хозяйства (медицина, энергетика и др.), ядерно-технические установки (подводные лодки и др.), аварии на атомных электростанциях и предприятиях, радиоактивные отходы.
г) Электромагнитное загрязнение. Обусловлено длительным воздействием электромагнитных полей. Проявляется нарушениями в тонких клеточных и молекулярных биологических структурах: повышении утомляемости, возникновении чувства апатии и др. Источники – высоковольтные линии электропередач, электроподстанции, антенны радио- и телепередающих станций, бытовая техника (микроволновые печи и др.), радиотелефоны, компьютеры и т.д.
2. Химическое (деструкционное) загрязнение – загрязнение, проявляющееся в увеличении количества химических компонентов в определенном объеме среды за рассматриваемый промежуток времени, а также проникновение в среду химических веществ, отсутствовавших в ней ранее, или в количествах, превышающих норму. Различают два вида химических загрязнений:
а) Минеральное загрязнение – загрязнение минеральными веществами.
б) Органическое загрязнение – загрязнение органическими веществами.
Количество загрязняющих биосферу химических веществ огромно и постоянно увеличивается по мере развития новых технологических процессов. “Приоритет” принадлежит следующим загрязняющим веществам: диоксиду серы, тяжелым металлам (свинцу, кадмию, ртути и др.), пестицидам, бенз(а)пирену, нефти и нефтепродуктам (углеводородам), оксиду и диоксиду углерода, оксидам азота, полимерным материалам (пластмассам). Источники химического загрязнения – химическая, нефтехимическая, металлургическая, горнодобывающая, пищевая и другие отрасли промышленности, энергетика (ТЭС), сельское хозяйство, транспорт, коммунально-бытовое хозяйство и т.д.
3. Биологическое загрязнение – привнесение в среду и размножение в ней нежелательных, в первую очередь – для человека, организмов (растений, животных, микроорганизмов), проникновение их в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства. Различают следующие виды биологических загрязнений:
а) Биотическое (биогенное) загрязнение. Проявляется в распространении нежелательных, с точки зрения людей, биогенных веществ (выделений, мертвых тел и др.) на территории или акватории, где они ранее не наблюдались.
б) Микробиологическое (микробное) загрязнение. Проявляется в появлении в среде необычно большого количества микроорганизмов.
Источники биологического загрязнения – мусорные свалки, несвоевременная уборка мусора, предприятия промышленного биосинтеза (производство биоконцентратов, кормового белка, антибиотиков, вакцин, ферментов и др.) и т.д.
По масштабам и распространению различают локальное, региональное и глобальное загрязнения окружающей среды. Локальное (местное) загрязнение – это загрязнение небольшой территории, как правило, вокруг промышленного предприятия, населенного пункта. Региональное загрязнение – это загрязнение, обнаруживающееся в пределах значительных пространств, но не охватывающее всю планету. Глобальное (фоново-биосферное) загрязнение – это загрязнение, обнаруживающееся в любой точке планеты независимо от расстояния от источника загрязнения.
В настоящее время антропогенному загрязнению подвергаются все компоненты биосферы (воздух, вода, почва).
Основными источниками загрязнения атмосферы являются предприятия черной и цветной металлургии, химическая и нефтехимическая промышленность, теплоэнергетика (ТЭС, АЭС, промышленные и городские котельные), промышленность строительных материалов, целлюлозно-бумажная и деревообрабатывающая промышленность, автотранспорт, сельское хозяйство. Главными загрязнителями атмосферного воздуха являются оксиды углерода, оксиды азота, SO2 и твердые частицы (пыль, сажа, зола и др.). На их долю приходится 98% от общего объеме выбросов. В атмосферу поступает также множество других вредных веществ – углеводороды, бенз(а)пирен, аммиак, сероводород, хлор, фтор, озон, формальдегид, фенолы, тяжелые металлы, фреоны и т.д.
Основными источниками загрязнения гидросферы являются сточные воды предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной и легкой промышленности, машиностроения, коммунально-бытового хозяйства, а также сточные воды судов (т.е. флота). Водоемы загрязняются тяжелыми металлами, нефтью и нефтепродуктами, пестицидами, солями, взвешенными частицами, фенолами, СПАВ и т.д., возникают тепловое, радиационное и другие загрязнения.
Основными источниками загрязнения литосферы являются сельское хозяйство, мелиорация, добыча полезных ископаемых, химическая, нефтехимическая, металлургическая и военная промышленность, энергетика, коммунально-бытовое хозяйство. Главными загрязнителями почвы являются пестициды, металлы, картон и бумага, пластмассы, золы, шлаки.
2.3. Критерии оценки степени загрязнения:
ПДК, ПДВ, ПДС, комплексные показатели.
Итак, в настоящее время хозяйственная деятельность человека по мощности воздействия на биосферу соизмерима с процессами, протекающими в природе. И совершенно очевидно, что продолжать бесконтрольно загрязнять окружающую природную среду человечество не может; однако прекратить свою хозяйственную деятельность или хотя бы снизить ее темпы оно тоже не в состоянии – в связи со все возрастающими потребностями цивилизации. Единственным выходом из сложившейся ситуации является установление рациональных взаимоотношений человека с окружающей природной средой. Рациональные взаимоотношения предполагают использование человеком природных ресурсов без ущерба для окружающей природной среды и обеспечение их возобновления. Другими словами, необходимо регулировать качество окружающей природной среды. Под качеством окружающей природной среды понимают совокупность показателей, характеризующих состояние природной среды. Для регулирования качества окружающей природной среды современное законодательство многих стран, в том числе и РФ, использует систему экологического нормирования.
Экологическое нормирование (т.е. нормирование качества окружающей природной среды) - это процесс научной разработки и юридического закрепления системы количественных и качественных нормативов состояния окружающей природной среды, при которых обеспечиваются благоприятные условия для жизни людей и устойчивого функционирования природных экосистем. Другими словами, экологическое нормирование имеет два аспекта - регулирование антропогенных нагрузок на окружающую среду и обеспечение безопасности окружающей среды для человека. Целью экологического нормирования является поддержание такого состояния природных экосистем, при котором происходит непрерывное обеспечение процессов обмена веществами и энергией между природой и человеком на уровне, обеспечивающем воспроизводство жизни на Земле.
Нормативы качества окружающей природной среды делятся на три группы: санитарно-гигиенические, производственно-хозяйственные и комплексные.
Санитарно-гигиенические нормативы - это нормативы предельно допустимых уровней химического, биологического, физического и радиационного воздействий (применительно к здоровью человека). Основными санитарно-гигиеническими нормативами являются: предельно допустимая концентрация вредных веществ ПДК (для химических и биологических воздействий) и предельно допустимый уровень воздействия ПДУ (для физических и радиационных воздействий).
Предельно допустимая концентрация ПДК – такое содержание вредного вещества в компонентах окружающей среды (воздухе, воде, почве), которое при периодическом (т.е. за определенный промежуток времени) или постоянном (т.е. в течение всей жизни человека) воздействии практически не влияет на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. ПДК веществ для воздуха выражаются в мг/м3, для воды – в мг/л, для почвы – в мг/кг. Величины ПДК разрабатываются с использованием научных методов и устанавливаются в законодательном порядке – Государственным Комитетом санитарно-эпидемиологического надзора (Госкомсанэпиднадзор) при правительстве РФ. Первые нормативы ПДК вредных веществ в нашей стране были установлены: для воды - в 1939 г., для воздуха - в 1951 г., для почвы - в 1980 г. Сейчас в РФ утверждены и действуют более 500 нормативов ПДК вредных веществ для воздуха, более 1900 - для водоемов и более 130 - для почв.
Производственно-хозяйственные нормативы качества устанавливают требования к источнику вредного воздействия, ограничивая его деятельность определенной пороговой величиной. Основными санитарно-гигиеническими нормативами являются: предельно допустимый выброс ПДВ и предельно допустимый сброс ПДС. Под выбросом понимается поступление вредных веществ в атмосферу, под сбросом – поступление вредных веществ вместе со сточными водами в природные водные объекты.
Предельно допустимый выброс ПДВ – максимальное количество загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу отдельным конкретным источником в единицу времени, превышение которого ведет к превышению ПДК загрязняющего вещества в приземном слое воздуха и, как следствие, к неблагоприятным последствиям в окружающей источник природной среде и угрозе для здоровья людей. Предельно допустимый сброс ПДС – максимальное количество загрязняющего вещества, сбрасываемого в составе сточных вод в природный водный объект, превышение которого ведет к превышению ПДК загрязняющего вещества в данном природном объекте. ПДВ выражается в г/с, ПДС – в мг/л или г/м3. Постановление о введении ПДВ (ПДС) в практику природоохранной деятельности в нашей стране было принято в 1978 году. ПДВ (ПДС) определяется индивидуально для каждого химического вещества и каждого источника выбросов (сбросов), которых может быть несколько на одном предприятии. Величины ПДВ (ПДС) устанавливаются Государственным комитетом по охране окружающей среды (Госкомэкологии России), Минприроды РФ или специально уполномоченными органами в области охраны окружающей среды.
Основными комплексными нормативами качества являются предельно допустимые нормы нагрузки на окружающую природную среду ПДН.
Предельно допустимые нормы нагрузки на окружающую природную среду ПДН – это максимально допустимые размеры антропогенного воздействия на природные ресурсы или природные комплексы, не приводящие к нарушению устойчивости природных экосистем. Например, нормы ПДН устанавливают предельное число домашнего скота, приходящееся на единицу пастбищных угодий; предельное число посетителей, пребывающих одновременно на экскурсии в заповеднике; экологические ограничения на использование лесных или водных ресурсов и т.п. Нормативы ПДН разрабатываются и утверждаются отраслевыми или местными экологическими организациями.
ЛЕКЦИЯ 3 (4 ч)
Часть 1 (2 ч)
Экологические катастрофы и экологические кризисы.
Основные причины экологических проблем.
Экологической проблемой называется экологическая ситуация, которая, с точки зрения человека, требует улучшения или предотвращения. Под экологической ситуацией понимают состояние окружающей природной среды или отдельных ее факторов, имеющих качественную, количественную или эмоциональную оценку.
Развитие человеческого общества всегда было процессом противоречивым и сопровождалось множеством проблем, среди которых одной из главных является противоречие между развитием цивилизации и природной средой, в которой оно происходит. Человеческое общество – органическая часть природы, а история человечества – часть истории природы. В ходе совместного развития природы и общества в отдельные моменты происходит накопление и обострение противоречий между ними. Следствием этого является возникновение чрезвычайных ситуаций, приводящих к дестабилизации или разрушению социальной и природной систем. Такие чрезвычайные ситуации, возникающие взрывообразно, называют экологическими катастрофами, а назревающие скрыто и имеющие затяжной характер – экологическими кризисами.
Экологическая катастрофа – это необратимое в природе явление, представляющее одно из состояний природы, проявляющееся в природной аномалии. Причины экологических катастроф могут быть естественными (геофизическими) и антропогенными (техногенными). Естественными причинами экологических катастроф являются длительная засуха, наводнения, землетрясения, ураганы и т.п.; антропогенными причинами чаще всего служат аварии технических устройств или систем (АЭС, нефтяные танкеры и т.д.). Яркий пример антропогенной экологической катастрофы – взрыв на Чернобыльской АЭС.
Экологическим кризисом называют такое состояние взаимоотношений между человеческим обществом и природой, которое характеризуется несоответствием развития производительных сил (ПС) и производственных отношений (ПО) в обществе ресурсно-экологическим возможностям биосферы. Причины экологических кризисов – серьезное загрязнение окружающей среды и подрыв потенциала природных ресурсов. История биосферы Земли насчитывает шесть экологических кризисов – два доантропогенных (т.е. до появления человека) и четыре антропогенных, включая современный.
Принципиальное различие между экологической катастрофой и экологическим кризисом состоит в том, что в экологической катастрофе человек выступает страдающей, пассивной стороной в неизбежном природном явлении, тогда как экологический кризис – обратимое состояние, и человек в нем является активно действующей стороной.
Ответная реакция человечества на экологический кризис называется экологической революцией.
Пример: “Кризис консументов” (кризис эпохи палеолита – 20-30 тыс. лет назад) был связан с массовым истреблением руками человека крупных млекопитающих (в первую очередь, мамонтов). Ответом на него была так называемая вторая сельскохозяйственная революция, которая привела к развитию примитивного орошаемого земледелия и скотоводства.
Таким образом, в широком смысле экологический кризис понимается как стадия развития биосферы, на которой происходит качественное обновление ее живого вещества (т.е. вымирание одних видов и возникновение других).
Как мы уже знаем, в настоящее время антропогенное воздействие на биосферу носит глобальный характер. Ему подвергаются все компоненты биосферы (воздух, вода, почва). Оно породило такие экологические проблемы, как “парниковый эффект”, разрушение озонового слоя, “кислотные” дожди, эрозия почв и т.д. Современное состояние планеты Земля оценивается как глобальный экологический кризис.
Современный экологический кризис характеризуется опасным загрязнением окружающей среды, приближением к максимальному использованию энергии на поверхности Земли и резким нарушением экологического равновесия. Современный экологический кризис называют “кризисом редуцентов”, поскольку увеличивающееся антропогенное загрязнение биосферы химическими веществами (как существующими в природе, так и новыми синтетическими) привело к тому, что обитающие в биосфере редуценты не успевают очищать ее от этих веществ. Развитие и усугубление наблюдающегося кризиса проявляется в происходящей в последние 20-30 лет деградации биосферы, которая угрожает человечеству разрушением биосферы в результате происходящих в ней изменений и превращением ее в непригодное для жизни состояние. В настоящее время с лица Земли исчезают до 30 видов живых организмов в год и среди них – один вид (подвид) позвоночных животных (!). Современные темпы вымирания живых организмов почти в 10 тыс. раз выше, чем в эпоху вымирания динозавров (!!!).
Причинами современного экологического кризиса явились следующие факторы:
усложнение и количественный рост антропосистемы;
достигнутый уровень развития промышленности и сельского хозяйства;
недостаточное внимание со стороны многих правительств к проблемам экологии;
слабый в ряде случаев контроль за состоянием биологических ресурсов или вообще его отсутствие;
неполнота научного познания и организации жизни на Земле;
экологическая и биогеографическая безграмотность большинства населения Земли, включая специалистов, разрабатывающих тот или иной проект преобразования природы.
3.2. Экологические проблемы локального и глобального масштабов. Современные глобальные экологические проблемы.
Все экологические проблемы (в том числе катастрофы и кризисы) можно разделить на две группы:
Природные экологические проблемы – это проблемы, вызываемые естественным ходом изменения природных условий жизни – климата, почв, водного режима и других естественных явлений среды.
Антропогенные экологические проблемы – это последствия, возникающие в живой природе в результате хозяйственной деятельности человека – то есть вследствие неграмотного, нерационального использования природных ресурсов и загрязнения окружающей среды.
Как природные, так и антропогенные экологические проблемы характеризуются масштабностью проявления. Для дикой природы масштабность проявления экологических проблем определяется гибелью растений и животных, их заболеваемостью, снижением продуктивности, перемещением животных с целью поиска лучших мест обитания и т.п. Для человека масштабность проявления проблем определяется состоянием его здоровья, уровнем смертности и рождаемости населения.
Экологические проблемы имеют также географическое содержание. Во-первых, они присущи определенной среде (воздуху, воде, почве). Во-вторых, они делятся на глобальные и локальные (региональные). Глобальные экологические проблемы охватывают всю биосферу в целом – например, изменение климата планеты, истощение озонового слоя и т.п. Локальные (региональные) экологические проблемы ограничены конкретными географическими территориями (регионами) – например, выпадение кислотных дождей, загрязнение окружающей среды отдельными предприятиями и т.п. Сейчас все труднее становится четко определить территорию, на которой существует конкретная проблема. В конечном счете все проблемы сводятся к глобальному экологическому ухудшению биосферы.
Невозможно даже перечислить все современные экологические проблемы. Мы остановимся только на самых известных и наиболее масштабных.
3.2.1. Экологические проблемы атмосферы.
Парниковый эффект
“Парниковый эффект” – это наблюдаемое в настоящее время изменение климата на нашей планете, которое выражается в постепенном повышении среднегодовой температуры (15 0С), то есть потеплении.
Причиной этого явления служит постоянное увеличение в атмосфере количества так называемых “парниковых газов” – H2O, CO2, CH4, NOx, O3, фреонов (хлорфторуглеродов – например, CF2Cl2). Малые молекулы “парниковых газов” хорошо поглощают длинноволновое тепловое излучение. Атмосфера, насыщенная “парниковыми газами”, действует как крыша теплицы: она, с одной стороны, беспрепятственно пропускает коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца к земной поверхности, а с другой стороны, задерживает отражающиеся от поверхности Земли инфракрасные (тепловые) лучи, в результате чего температура воздуха повышается.
Основным источником CO2 и NOx в атмосфере являются сжигание топлива (в том числе работа автотранспорта) и биота Земли, а для NOx также и удобрения. Основным источником CH4 служит сельское хозяйство (животноводство, выращивание риса), деятельность бактерий, сжигание биомассы. Источник фреонов – промышленное производство (холодильные установки, газовые баллончики и др.). Поступление парниковых газов в атмосферу с каждым годом растет.
“Парниковый эффект” имеет как отрицательные, так и положительные последствия.
Отрицательные последствия “парникового эффекта”:
повышение уровня Мирового океана за счет таяния ледников (материковых, горных, морских) и теплового расширения океана и связанная с ним угроза затопления равнин (в том числе плодородных), гибели флоры и фауны, ухудшения водоснабжения населения и т.д.;
увеличение сезонного протаивания грунтов и связанная с ним угроза разрушения строений и коммуникаций (дорог, ВЛЭП, трубопроводов и пр.);
заболачивание земель;
и т.д.
Положительные последствия “парникового эффекта”:
снижение потребности в топливе;
повышение интенсивности фотосинтеза и, как следствие, увеличение продуктивности экосистем (то есть урожайности);
и т.д.
Следует отметить, что в последние годы все чаще говорят о сложившемся стереотипе “парникового эффекта”, поскольку некоторые факты дают основание считать его проявление сомнительным: например, если в одних регионах планеты наблюдается потепление, то в других – похолодание; в полярных районах потепления не было, хотя именно здесь оно ожидалось в наиболее выраженном виде; и т.п. Однозначное обнаружение усиления “парникового эффекта” возможно не ранее, чем через 10 лет.
Озоновый слой охватывает весь Земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20-25 км. Озон выполняет важную защитную функцию, поглощая опасное для всех живых организмов жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца.
Главными факторами, разрушающими озоновый слой, являются: запуск мощных ракет, полеты реактивных самолетов, испытания ядерного и термоядерного оружия, уничтожение природного озонатора – леса, массовое применение фреонов в промышленности и быту. В результате действия этих факторов в атмосфере появляются так называемые “озоновые дыры” - области с пониженной концентрацией озона. В настоящее время “озоновые дыры” зарегистрированы над полюсами, над Южной Америкой, над странами Европы, над Россией и другими регионами.
Последствия разрушения озонового слоя широко известны: рост уровня УФ-излучения у поверхности Земли, что грозит солнечными ожогами, ослаблением иммунной системы, увеличением числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз, снижением урожайности за счет нарушения процесса фотосинтеза, ростом лесных пожаров, нарушением глобального баланса O2 и CO2 и т.д.
Кислотные дожди – это атмосферная влага, содержащая растворы серной и азотной кислот и характеризующаяся значением pH5.6.
Образование кислотных дождей происходит в результате поступления в атмосферу большого количества диоксида серы SO2 и оксидов азота NOx, которые, соединяясь с парами воды, образуют H2SO4 и HNO3. Максимальная зарегистрированная кислотность осадков в Западной Европе – pH 2.3, в Америке – pH 2.2.
Источниками SO2 и NOx в атмосфере являются сжигание ископаемого топлива и промышленное производство. Вред, наносимый кислотными дождями, очевиден: гибель флоры и фауны, падение урожайности и снижение плодородия почв в результате повышения их кислотности, гибель рыб и других гидробионтов вследствие нарушения кислотно-щелочного баланса природных водоемов, разрушение зданий и технических сооружений (особенно на основе металлических конструкций – протекает коррозия), порча памятников истории и архитектуры.
3.2.2. Рост населения и урбанизация.
Существование человека как биологического вида тесно связано с качеством среды обитания, рост численности человеческой популяции ограничен природными факторами. Человеку, как и любому другому виду живых организмов, необходимо наличие пригодного для обитания пространства, присутствие в среде питательных веществ для поддержания процессов жизнедеятельности, утилизация продуктов жизнедеятельности.
В 1999 году численность населения Земли превысила 6 млрд. человек и продолжает расти. Одновременно с численностью растут и потребности человеческого общества, что ведет к росту объемов промышленного и сельскохозяйственного производства. На фоне наблюдающегося качественного и количественного истощения природных ресурсов рост объемов производства приводит к опережающему росту отходов, снижению плодородия почв, повсеместному загрязнению окружающей среды.
Таким образом, в настоящее время сложилась ситуация, когда рост численности населения Земли грозит самоуничтожением человеческой популяции. В условиях нехватки жизненного пространства или продовольствия не исключено развязывание ядерной войны. Реальную опасность представляет также появление ранее неизвестных заболеваний (СПИД). Наконец, человек может стать жертвой своего воздействия на окружающую среду – вследствие усиления УФ-радиации, химического загрязнения воды, воздуха, почвы, изменения климата, истощения природных ресурсов и т.д.
Мощным экологическим фактором, способствующим преобразованию природных экосистем в результате хозяйственной деятельности человека, является процесс урбанизации. Урбанизация – это превращение естественных ландшафтов в искусственные под влиянием городской застройки. Более половины населения Земли проживает сейчас в городах. В крупных городах особенно велик уровень потребления природных ресурсов, возрастает загрязнение окружающей среды (воздуха, водоемов), что отрицательно сказывается на здоровье жителей городов и состоянии прилегающих территорий, а также биосферы в целом.
Часть 2 (2 ч)
3.2.3. Экологические проблемы сельского хозяйства.
Эрозия почв (от лат. erosio – разъедание, разрушение) – это явление разрушения и сноса верхних наиболее плодородных слоев почв и подпочвенных рыхлых пород ветром или потоками воды. Эрозия почв под воздействием потоков воды называется водной эрозией, под воздействием ветра – ветровой эрозией (дефляцией).
Эрозия почв бывает нормальной (геологической) и ускоренной (антропогенной). Нормальная эрозия свойственна нераспаханным территориям с естественным растительным покровом; она протекает медленнее, чем процессы формирования почвенного профиля. Ускоренная эрозия возникает в результате нерациональной хозяйственной деятельности человека и по темпам развития опережает процессы восстановления почвенного профиля.
Естественной защитой почв от воздействий ветра, дождевых капель, ливневых струй, талых вод является растительный покров. Механическая обработка почв (распашка, культивация, боронование и пр.) снижает их защищенность и способствует развитию ускоренных эрозионных процессов. Разрушению структуры почв способствуют также тяжелая почвообрабатывающая техника, чрезмерный выпас скота, прокладка каналов и нарушение норм поливов, карьерные разработки и др.
Различают следующие типы водной эрозии почв:
1. Плоскостная (поверхностная) эрозия – равномерный смыв верхних горизонтов почв. Вызывается стеканием дождевых или талых вод по склонам сплошным потоком или ручейками.
2. Линейная (струйчатая) эрозия – размывание почвы концентрированными потоками воды с образованием промоин и рытвин. Вызывается талыми и дождевыми водами, стекающими по склонам значительной массой, сконцентрированной в узких пределах участка склона; скоплению стекающей воды способствует рельеф местности.
3. Овражная эрозия – крайнее проявление линейной эрозии. Возникает при сильном развитии последней – промоины и рытвины со временем превращаются в овраги.
4. Береговая эрозия – размывание береговой линии речными потоками. Вызывается сезонным повышением уровня воды в реках.
Последствия водной эрозии:
потеря ценных сельскохозяйственных площадей в результате образования оврагов;
разрушение структуры почвы в результате ее размыва;
снижение плодородия почв на 30-70% за счет потери почвой органических веществ, биогенов P и N, микроэлементов K, Ca, Mg и др.;
химическое загрязнение водоемов, заиливание малых рек – за счет попадания в них с продуктами эрозии большого количества органических и минеральных веществ.
При ветровой эрозии происходит выдувание почвы, снос ее мелких сухих частиц ветром. Различают следующие типы ветровой эрозии почв:
1. Местная (повседневная) ветровая эрозия – проявляется в виде поземок и столбов пыли при небольших скоростях ветра.
2. Пыльные бури – возникают при очень сильном и продолжительном ветре.
Ветровая эрозия наиболее характерна для засушливых районов. Последствия ветровой эрозии очевидны: сносится верхний, самый плодородный слой почвы, в результате чего резко падает ее продуктивность; пыльные бури являются крупным источником загрязнения атмосферного воздуха, водоемов и прилегающих территорий.
Химизация сельского хозяйства
Одним их основных факторов, способствующих наблюдающейся в современных условиях деградации земель, является их загрязнение. Источники загрязнения почв, как и сами вещества-загрязнители, очень разнообразны, но есть лишь один вид загрязнений, который вносится человеком в почву сознательно – это удобрения и, в первую очередь, пестициды.
Пестициды (от лат. pestis – зараза, caedo – убиваю) – это химические или биологические препараты (ядохимикаты) для защиты сельскохозяйственной продукции – растений. Они используются для борьбы с сорняками (гербициды), вредными насекомыми (инсектициды), возбудителями грибковых заболеваний (фунгициды), для предуборочного удаления листьев (дефолианты), для борьбы с грызунами (зооциды), для регулирования роста растений и других подобных целей.
В настоящее время установлено, что общий экологический вред от использования пестицидов многократно превышает пользу от их применения. Причина этого заключается в том, что подавляющая часть вносимых в почву пестицидов минует организмы-мишени и попадает в сопредельные почве среды (воду, воздух, растения – через корневую систему).
Отрицательные последствия применения пестицидов:
ухудшение пищевых качеств и сохранности сельхозпродукции;
утрата почвами естественного плодородия;
интоксикация огромного количества населяющих биосферу биологических видов (полезных растений, животных, насекомых) вплоть до полного их исчезновения;
развитие устойчивых рас-вредителей и появление новых вредных организмов, естественные враги которых были уничтожены;
глубокие изменения всей экосистемы.
Влияние пестицидов на человеческий организм приравнивается многими учеными к действию радиоактивных веществ (!): пестициды подавляют иммунную систему, обладают выраженными мутагенными и канцерогенными свойствами. Многие особо опасные пестициды (ДДТ) запрещены к использованию в сельском хозяйстве целого ряда стран, в том числе и РФ.
Однако, несмотря на все это, в мире ежегодно производится более миллиона тонн пестицидов (!).
3.2.4. Экологические проблемы энергетики.
Для решения существующей проблемы загрязнения окружающей среды требуется большая энергия, источники которой нужно искать в самой окружающей среде. В связи с этим, а также учитывая постоянный ежегодный рост масштабов индустриальной деятельности человека, на первый план в современном мире выдвигается вопрос об ограниченности имеющихся природных ресурсов, необходимости их рационального использования, поиске новых видов топлива и источников энергии.
Природные ресурсы – компоненты окружающей природной среды, используемые человеком для создания материальных благ и удовлетворения духовных потребностей. К ним относятся солнечная энергия, энергия морских приливов и отливов, геотермальная энергия (внутриземная теплота), энергия ветра, воздух, вода, почва, полезные ископаемые, животные и растения. Природные ресурсы принято делить на неисчерпаемые и исчерпаемые.
Неисчерпаемые ресурсы – те ресурсы, которые можно использовать неограниченно долго. К ним относятся ресурсы космического масштаба, источник которых не подвержен антропогенному влиянию, а именно: солнечная энергия и вызванные ею природные силы (энергия морских приливов и отливов, энергия ветра, текущая вода), а также геотермальная энергия.
Исчерпаемые ресурсы – те ресурсы, которые могут быть полностью использованы в ближайшей или отдаленной перспективе. Исчерпаемые ресурсы делят на возобновляемые и невозобновляемые. Возобновляемые исчерпаемые ресурсы – ресурсы, обладающие способностью к самовоспроизводству (естественному или с помощью человека), скорость которого сопоставима со скоростью эксплуатации ресурсов. К ним относятся: воздух, пресная вода, почва, растения и животные, некоторые виды минерального сырья (морская соль, торф и др.). Невозобновляемые исчерпаемые ресурсы – ресурсы, скорость использования которых превышает скорость их естественного накопления, если таковое вообще происходит. К ним относятся богатства земных недр, а именно: ископаемое топливо (каменный уголь, нефть, природный газ и др.), металлическое минеральное сырье (железные, медные и др. руды), неметаллическое минеральное сырье (глина, песок и т.п.).
Истощение имеющихся запасов невозобновляемых природных ресурсов со временем неизбежно. Наиболее остро стоит вопрос исчерпания запасов ископаемого топлива, которое является для человечества основным источником получения энергии. В настоящее время ежегодно сжигается столько горючих полезных ископаемых, сколько природа накапливала за миллионы лет. По оценкам специалистов, при сохранении таких темпов использования ископаемого топлива имеющихся на Земле запасов нефти хватит на 30-40 лет, газа – на 40-45 лет, угля – на 70-80 лет. Что же дальше? Прекратится производство электроэнергии, что повлечет за собой катастрофические последствия для цивилизации – остановку производств, электростанций, транспорта и т.п. Поэтому уже сейчас идет активный поиск новых видов топлива, ученые всего мира работают над решением возникающих технологических проблем производства электроэнергии.
Процесс производства, распределения и потребления электроэнергии и тепловой энергии, отпускаемой электростанциями, называют энергетикой. Энергетику принято делить на традиционную и альтернативную. Традиционная энергетика – это получение энергии от ископаемого топлива, а также от дров, текущей воды, синтетического топлива и при делении атомных ядер. Традиционные источники энергии – крупные ГЭС всех типов, ТЭС (угольные, нефтяные, газовые, торфяные), АЭС, ДВС, теплоустановки. Альтернативная энергетика – это получение энергии от Солнца, ветра, приливов и отливов и пр.
Тепловые электростанции (ТЭС)
Принцип работы: ископаемое топливо сжигается в топках паровых котлов, где его химическая энергия превращается в тепловую энергию пара. В паровой турбине тепловая энергия пара переходит в механическую энергию, которая в турбогенераторе превращается в электрическую энергию.
Влияние ТЭС на окружающую среду:
в качестве топлива ежегодно уничтожается огромное количество ценного природного сырья, преимущественно органического, зачастую привозимого издалека;
большой вред природе наносится при прокладке нефте- и газопроводов;
при работе ТЭС ежегодно образуются сотни миллионов тонн твердых отходов в виде золы и шлаков, которые практически не утилизируются, скапливаясь в огромных количествах на специальных полигонах. Они содержат целый ряд химических элементов, таких, как Zn, Mn, Sr, Ti, Ba и др., многие из которых токсичны. Эти элементы проникают из шлаков и золы в почву и подземные воды, делая их непригодными как для бытового, так и для хозяйственного использования;
атмосферные выбросы ТЭС содержат SO2, оксиды азота, тяжелые металлы (As, Pb, Cd, V) и другие вредные для окружающей среды химические вещества;
происходит загрязнение приземного слоя атмосферы большими количествами CO2, образующегося в результате процесса горения;
локализованный процесс горения обуславливает возможность кислородного голодания региона ввиду превышения скорости потребления кислорода над скоростью его поступления в атмосферу за счет процесса фотосинтеза;
вблизи ТЭС, работающих на угле, обычно превышен естественный радиационный фон. Это объясняется присутствием в угле микропримесей радиоактивных изотопов (U-238, Th-232 и др.), которые при работе ТЭС поступают в окружающую среду вместе с другими продуктами сгорания;
происходит тепловое загрязнение природных водоемов, вода которых используется для охлаждения отработавшего пара из паровых турбин ТЭС;
работа ТЭС способствует шумовому и электромагнитному загрязнению окружающей среды.
Хочется отметить, что химическое загрязнение окружающей среды при работе ТЭС является одним из основных источников возникновения таких глобальных экологических проблем, как “парниковый эффект”, кислотные дожди, не говоря уже о том ущербе, какой наносится растительному и животному миру присутствием в компонентах окружающей среды токсичных веществ различного характера воздействия.
Гидроэлектростанции (ГЭС)
Принцип работы: Вода поступает в турбину ГЭС из верхнего бьефа реки (водохранилища, созданного плотиной) и уходит в нижний бьеф. Таким образом, энергия движения воды преобразуется в турбине в механическую энергию, которая затем генерируется в электрическую энергию.
Основной вред окружающей среде и хозяйственной деятельности человека при работе ГЭС наносится созданием плотин и водохранилищ.
Влияние ГЭС на окружающую среду:
происходит нарушение естественных путей миграции рыб на нерестилища и обмеление самих нерестилищ в низовьях рек;
оказывается большое влияние на водоснабжение, водоорошение, работу речного транспорта – то есть на судоходство рек;
происходит затопление плодородных земель;
возникает целый ряд экономических проблем: становятся необходимыми затраты на передислокацию населения, сельских хозяйств и промышленных объектов в новые районы из мест затопления;
работа ГЭС способствует шумовому и электромагнитному загрязнению окружающей среды.
Однако в работе ГЭС есть и свои плюсы: вода – возобновляемый природный ресурс; ГЭС не вносят химическое и тепловое загрязнения в окружающую среду; себестоимость энергии, вырабатываемой ГЭС, в 4 раза ниже, чем у ТЭС и во столько же раз быстрее ее самоокупаемость.
Атомные электростанции (АЭС)
Принцип работы: В реакторе АЭС выделяется тепловая энергия – за счет высвобождения энергии связи нейтронов и протонов при делении ядер радиоактивных изотопов урана (U-235,238,234) под воздействием нейтронов; тепловая энергия превращается в механическую, а затем – в электрическую.
Основной опасностью при работе АЭС является загрязнение окружающей среды радиоактивными отходами и тепловое загрязнение водоемов, вода из которых используется для охлаждения ядерного реактора и других агрегатов АЭС. При проектировании и строительстве АЭС необходимо учитывать сейсмическую опасность в регионе, плотность населения, характеристику грунтовых слоев, вероятность наводнений, наличие достаточного количества воды для охлаждения реактора и другие условия.
Очевидные преимущества АЭС: при сжигании 1 г ядерного топлива выделяется в 3.106 раз больше теплоты, чем при сжигании 1 г угля; для работы АЭС мощностью в 1 млн. кВатт в течение 3-х лет нужно 2 вагона ядерного топлива, а для ТЭС с аналогичной мощностью – 300 000 вагонов угля.
Альтернативные источники энергии
К альтернативным источникам энергии относят:
энергию Солнца (гелиоэнергетика);
силу ветра (ветроэнергетика);
жидкое и газообразное биотопливо – метанол, растительное масло, метан, водород и др., а также мусор (биоэнергетика);
геотермальную энергию, тепловые насосы и т.п. (энергетика, использующая разность температур);
энергию морских волн, приливов и отливов и т.п. (альтернативная гидроэнергетика).
Почти все альтернативные источники энергии представляют собой неисчерпаемые природные ресурсы. Об их экологической безопасности можно говорить пока только относительно традиционных источников энергии: с этой точки зрения альтернативные источники энергии практически безупречны. Однако в настоящее время эффективность работы имеющихся альтернативных источников очень низка, а затраты на их создание очень велики по сравнению с традиционными.
На наших занятиях мы, в основном, будем рассматривать конкретные вопросы обеспечения безопасности в производственной среде. Безопасность следует принимать как комплексную систему мер по защите человека и среды его обитания, формируемых его конкретной деятельностью. Чем сложнее деятельность человека, тем более компактной и комплексной должна быть система защиты. Обеспечением безопасности жизнедеятельности человека на производственных предприятиях занимается охрана труда.
Охрана труда – система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, реабилитационные и иные мероприятия.
Охрана труда включает в себя следующие разделы:
Деятельность человека является предметом научной дисциплины Безопасность жизнедеятельности. Основная цель Безопасности жизнедеятельность как науки – это защита человека в техносфере от негативного воздействия антропогенного и естественного происхождения и достижение комфортных условий жизнедеятельности. Защита человека предполагает, прежде всего, сохранение жизни и здоровья. Средством достижения этой цели является реализация обществом знаний и умений, направленных на уменьшение в техносфере любых негативных воздействий до допустимых значений.
Безопасность жизнедеятельности – это наука о комфортном и безопасном взаимодействии человека с техносферой.
Безопасность жизнедеятельности - наука о сохранении здоровья и обеспечении безопасности человека в среде обитания, призванная выявить и идентифицировать опасные и вредные факторы, разрабатывать методы и средства защиты человека путём снижения опасных и вредных факторов до приемлемых значений, вырабатывать меры по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС) мирного и военного времени.
Для обеспечения комфортности и безопасности конкретной деятельности должны быть решены следующие задачи:
Главной задачей науки о безопасности жизнедеятельности является анализ источников и причин возникновения опасностей, прогнозирование и оценка их воздействия во времени и пространстве.
Основным направлением в практической деятельности в области безопасности жизнедеятельности является профилактика причин и предупреждение условий возникновения опасных ситуаций. Все опасности тогда реальны, когда они воздействуют на конкретные объекты защиты. Основное желаемое состояние объектов – безопасное. Безопасное состояние объектов защиты реализуется при полном отсутствии негативного воздействия опасностей или при условии снижения их до допустимых значений.
Под безопасностью понимается такое состояние объекта защиты, при котором воздействие на него потоков вещества, энергии и информации (в дальнейшем будем говорить о негативном воздействии или опасностях) не превышает максимально допустимых значений.
В качестве объекта защиты рассматривают любой компонент окружающей среды (объект): человек, общество, государство, предприятие (организация, учреждение), природа, мир, космос и т.д. Все опасности тогда реальны, когда действуют на конкретный объект. В порядке приоритета к объектам защиты на первое место относят человека, а затем уже общество, государство, природную среду, техносферу и т.д.
Критерием безопасности техносферы являются введение ограничений на концентрации веществ и потоков энергии в жизненном пространстве (среде).
Критерием комфортности является установление и соблюдением нормативов по микроклимату и освещению в помещении (производственной и бытовой среды).
На источники опасностей устанавливают критерии экологичности, которые определяют предельные выбросы (сбросы) и предельно допустимые излучения энергии.
Для решения этих задач человек преобразует среду обитания, воздействуя на нее. Это взаимодействие может быть негативным и позитивным в зависимости от факторов, действующих на человека.
Биосфера – область существования жизни на Земле, включающая в себя литосферу (верхнюю часть земли), гидросферу и тропосферу (нижние слои атмосферы). В результате преобразующей деятельности человека биосфера разрушается и создаются новые типы среды обитания: техносфера, регион, производственная среда, бытовая среда и др.
Техносфера – часть биосферы (регион в прошлом), преобразованная людьми с помощью технических средств, с целью наилучшего соответствия своим материальным и социально-экономическим потребностям (ее можно рассматривать как регион города, промышленной зоны и др.).
Регион – территория, обладающая общими характеристиками состояния природной и производственной среды (биосферы или техносферы).
Производственная среда – пространство, в котором совершается трудовая деятельность человека.
Состояние среды обитания и человека может быть комфортным, допустимым, опасным и чрезвычайно опасным.
Комфортным считается такое состояние, при котором воздействующие факторы создают оптимальные (наилучшие) условия жизнедеятельности, проявление наивысшей работоспособности, гарантирующей сохранение здоровья человека и целостности сферы обитания.
Допустимым считается такое состояние, при котором воздействующие факторы не оказывают негативного влияния на здоровье человека, но могут привести к дискомфорту, снижая эффективность деятельности человека.
Опасным считается такое состояние, при котором воздействующие факторы оказывают негативное влияние на здоровье человека, вызывая при длительном воздействии заболевания, или приводят к деградации природной среды.
Чрезвычайно опасным считается такое состояние, при котором воздействующие факторы могут нанести травму или привести к летальному исходу за короткий период времени воздействия, вызвать разрушения в природной среде.
Воздействия, способные вызвать негативные нарушения в самочувствии и здоровье людей, называются опасностями.
Опасность – свойство живой и неживой материи, способное причинить ущерб человеку, природной среде и материальным ценностям (ресурсам).
Все опасности по источникам их возникновения (происхождению) принято делить на естественные и антропогенные.
Естественные опасности возникают при стихийных явлениях в биосфере, таких как наводнения, землетрясения, цунами и т.п., а также обусловлены климатическими условиями и рельефом местности. Их особенностью является неожиданность возникновения, хотя некоторые из них человек научился предсказывать, например, ураганы, оползни. Естественные опасности, которые представляют угрозу жизни и здоровью человека, выделяют в природные опасности. Такие опасности как жара, холод, туман, естественные электромагнитные поля и излучения, обычно не рассматриваются, т.к. они не представляют непосредственной угрозы жизни человеку. Подразделяются на литосферные (горные облавы, камнепады), гидросферные (водная эрозия, сели, приливы), атмосферные (ливни, снегопады), космические (солнечная радиация). Общие закономерности таких явлений следующие: чем больше интенсивность, тем реже такое явление; каждому виду опасности предшествуют определенные признаки; существует определенная пространственная приуроченность.
Антропогенные опасности, в основном, связаны с преобразующей деятельностью человека. Источниками антропогенных опасностей являются сами люди, а также технические средства, здания, сооружения – все, что создано человеком (элементы техносферы). Ущерб от антропогенных опасностей тем выше, чем больше плотность и энергетический уровень используемых техногенных средств (технических систем). Человек всегда взаимодействует с техническими средствами (орудия труда, бытовые приборы), которые помогают ему в труде и быту, а с другой стороны – являются источником так называемых техногенных опасностей. Техногенные опасности воздействуют и на человека, и на природу. Опасность для человека определяется характеристиками технических систем и длительностью пребывания человека в опасной зоне. Подробную классификацию техногенных опасностей дадим выше (для производственной деятельности человека).
В особую группу опасностей выделяют экологические и социальные . Социальные опасности – это такие, которые распространены в обществе и угрожают жизни и здоровью людей. По природе социальные опасности делятся на связанные: с психическим воздействием на человека (шантаж, мошенничество, воровство и др.); с физическим насилием (разбой, бандитизм, террор, изнасилование, заложничество и др.); с употреблением веществ, разрушающих организм (алкоголизм, наркомания, табакокурение и т.д.); с социальными болезнями (спид, венерические и т.д.); с суицидом. По половозрастному признаку делятся на характерные для детей, молодежи, женщин, пожилых людей. По организации бывают случайные и организованные, по масштабу – локальные, региональные, глобальные. В своей основе эти опасности порождаются социально-экономическими процессами в обществе. Они противоречивы по характеру из-за несовершенства человеческой природы. Их распространению способствует развитие международных связей, туризма и спорта.
Экологические опасности будем рассматривать такие, которые непосредственно в повседневной жизнедеятельности оказывают влияние на здоровье человека через продукты питания, воду, воздух, почву. Эти опасности тем выше, чем больше загрязнение окружающей среды продуктами деятельности человека: пестицидами, тяжелыми металлами, диоксинами, пылью, сажей, гербицидами и др. Подробная классификация этих опасностей рассматривается в курсе «Экология».
Во всех случаях при воздействии любых опасностей основными мерами защиты от опасностей является: исключение опасностей; блокирование опасностей и проведение организационно-технических мероприятий, направленное на снижение этих опасностей до допустимых пределов.
Авария – это повреждение в технической системе, происшествие, которое не сопровождается гибелью людей, при котором восстановление технических средств невозможно или экономически нецелесообразно.
Стихийное бедствие – происшествие, связанное со стихийными явлениями на Земле и приведшее к разрушению биосферы, гибели или потери здоровья людей. Это происшествие может быть и последствием какой-либо техногенной чрезвычайной ситуации. А происшествие – это событие, состоящее из негативного воздействия с причинением ущерба людским, природным и материальным ресурсам.
Основные причины возникновения чрезвычайных ситуаций и классификация чрезвычайных ситуаций:
Общая классификация чрезвычайных ситуаций показана на рисунке 1.1. Все опасности чрезвычайных ситуаций вытекают из данной классификации чрезвычайных ситуаций.
Примечание: Изучение материала по разделу «Безопасность населения и территорий в чрезвычайных ситуациях» выносится на самостоятельную проработку. Контроль по этому разделу осуществляется ответом на один из вопросов экзаменационного билета. .
Рисунок 1.1 – Классификация чрезвычайных ситуаций
2 ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ САНИТАРИЯ
2.1 Условия труда
Условия труда – это совокупность факторов производственной среды и трудового процесса, оказывающих влияние на работоспособность и здоровье человека.
Работоспособность, также как напряженность и тяжесть труда определяют эффективность трудовой деятельности и степень функционального нарпяжения организма человека.
Работоспособность определяется величиной функциональных возможностей человека, количеством и качеством работы за определенный промежуток времени.
Напряженность труда определяется, в основном, эмоциональной нагрузкой на организм при труде, требующим преимущественно интенсивной работы мозга.
Тяжесть труда определяется, в основном, физической нагрузкой на организм при труде, требующим преимущественно мышечных усилий и энергетического обеспечения.
Для совершения трудовой деятельности человеку необходимо иметь рабочее место.
Рабочее место – это место, где работник должен находиться или куда ему необходимо прибыть в связи с его работой и которое прямо или косвенно находится под контролем работодателя.
Рабочая зона – это пространство над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания работающих высотой до 2 м.
В соответствии с гигиенической классификацией труда условия труда могут быть оптимальными, допустимыми, вредными и экстремальными (опасными) [10].
Оптимальные условия труда обеспечивают максимальную производительность труда и наименьшую напряженность организма. Факторы среды и труда не превышают безопасных гигиенических норм (нормативов).
Допустимые условия труда характеризуются такими факторами среды и труда, при которых гигиенические нормативы не превышают допустимых значений. Изменение функционального состояния организма восстанавливается к началу следующей смены.
Факторы среды и труда, обусловленные элементами техносферы, называются производственными факторами или вредными и опасными факторами в техносфере, если оказывают негативное влияние на человека.
Вредные условия труда характеризуются такими производственными факторами, которые превышают допустимые гигиенические нормы и приводят к ухудшению здоровья человека или оказывают негативное влияние на потомство.
Экстремальные условия труда – это такие условия, когда факторы труда и среды при воздействии во время работы приводят к риску возникновения тяжелых заболеваний или создают реальную угрозу жизни. Производственные факторы, воздействие которых на работающих приводит к повреждению организма (травме или внезапной смерти), называются опасными (травмирующими). Производственные факторы, воздействие которых на работающего приводит к ухудшению самочувствия или здоровья, называются вредными.
2.2 Классификация вредных и опасных производственных факторов
Вредные и опасные факторы делятся на физические, химические, биологические, психофизиологические.
К физическим относятся: движущиеся механизмы и машины; неустойчивые конструкции; острые и падающие предметы; механические колебания: акустические шумы, вибрации, инфра- и ультра-звуки; повышенная и пониженная температура; повышенное или пониженное атмосферное давление; повышенные уровни электромагнитных полей и излучений; повышенные уровни ионизирующих излучений; недостаточное освещение и контрастность, повышенная яркость, блесткость и пульсация светового потока; электрический ток, статическое и атмосферное электричество; работа на высоте.
К химическим относятся: повышенная запыленность и загазованность; попадание промышленных ядов, используемых в технологических процессах и ядохимикатов – в быту и сельском хозяйстве, на кожу и слизистые оболочки; применение лекарственных средств ошибочно, не по назначению; действие боевых отравляющих веществ. По степени потенциальной опасности химические вещества делятся на 4 класса: 1 – чрезвычайно опасные (ртуть), 2 – высоко-опасные (хлор, щелочь), 3 – умеренно опасные (диоксид азота), 4 – малоопасные (ацетон, бензин). Критерием опасности может служить предельно допустимая концентрация веществ в воздухе рабочей зоны ПДК, а также другие показатели: средняя смертельная доза; предельно допустимые уровни и выбросы, сбросы; допустимые остаточные количества и т.д.
ПДК в воздухе рабочей зоны – это концентрация вещества, которая при ежедневной работе в течение смены в течение всего стажа работы не может вызвать заболеваний или отклонений в здоровье, обнаруживаемыми современными методами. ПДК измеряется в мг/м3 (миллиграмм на метр кубический), но в расчетах рекомендуется использовать современную систему –кг/м3.
По характеру воздействия химические вещества делятся на токсические, вызывающие отравления организма или поражающие отдельные системы; раздражающие, вызывающих раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, глаз, легких, кожных покровов; сенсибилизирующие, действующие как аллергены; мутагенные, приводящие к нарушению генетического кода, изменению наследственности; канцерогенные, вызывающие новообразования; влияющие на репродуктивную деятельность. Вредные вещества могут поступать в организм человека через легкие при вдыхании, через желудочно-кишечный тракт с пищей и водой, через неповрежденную кожу, растворяясь в секрете потовых желез и кожном жире.
К биологическим факторам относят опасности от живых объектов – патогенных микроорганизмов (бактерии, вирусы, риккетсии, спирохеты); грибов (фитофтора, например); растений и животных (макро организмы) и продуктов их жизнедеятельности. Биологические опасности возникают в результате аварий на очистных сооружениях, биотехнических предприятиях и т.п.
Психофизиологические факторы обусловлены особенностями характера и организации труда, параметров рабочего места и оборудования. По характеру действия делятся на физические (статические и динамические) и на нервно-психологические перегрузки (монотонность труда, неудовлетворенность работой, эмоциональные перегрузки), которые на современном этапе перерастают в социально психологические факторы (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1 – Причины нервно психологической перегрузки
2.3 Метеорологические условия труда и чистота воздуха
Общее состояние и производительность труда человека зависит от микроклимата в помещении, интенсивности теплового излучения и атмосферного давления. Организм человека взаимодействует со средой посредством теплообмена. Тепловой баланс организма, при котором теплоотдача равна теплообразованию, благодаря чему температура тела остается постоянной и в нормальных пределах, характеризуется оптимальными показателями микроклимата.
Микроклимат – это климат внутренней среды помещения, который объединяет такие параметры воздушной среды, как температура, относительная влажность и скорость движения воздуха (подвижность).
Температура измеряется в градусах Цельсия. Для определения температуры применяется термометры или термографы. Относительная влажность измеряется в процентах, для ее определения применяют гигрографы, гигрометры и психрометры.
,
где А – абсолютная влажность, ;
М – максимальная влажность .
Абсолютная влажность – это масса водяных паров, содержащихся в данный момент в определенном объеме воздуха. Она не зависит от температуры.
Максимальная влажность – максимально возможное содержание водных паров при данной температуре (состояние насыщения).
Скорость движения воздуха можно измерить с помощью анемометра или кататермометров. В помещениях определяют гигиенически малые скорости 0,2 – 1,5 .
Параметры микроклимата зависят от избытков явного тепла в помещении (характера тепловыделений), периода года (акклиматизации организма) и интенсивности (степени тяжести, энергозатрат) выполняемых работ. В зависимости от акклиматизации организма весь год делится на 2 периода: холодный или переходной и теплый. Границей между ними является среднесуточная температура наружного воздуха, равная +10 0С. В зависимости от интенсивности труда все виды работ, исходя из общих энергозатрат организма делятся на 3 категории: легкие работы (I), средней тяжести (II), тяжелые (III). Энергозатраты для I категории составляют менее 174 Вт, для II – 174 – 293 Вт, для III – более 293 Вт. Помещения в зависимости от характера теплоизбытков делятся на 2 типа: со значительными избытками явного тепла (более 23 ) и с незначительными (менее 23 ).
Оптимальные показатели микроклимата обеспечивают состояние нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения механизма терморегуляции. Они обеспечивают ощущение комфорта и высокую работоспособность.
Если сочетание параметров микроклимата вызывают напряжение механизмов терморегуляции, не выходящее за пределы приспособительских (адаптационных) возможностей, то наблюдается дискомфортные ощущения, приводящие к ухудшению самочувствия и понижению работоспособности. Такие параметры называются дискомфортными, допустимыми.
Атмосферное давление оказывает влияние на самочувствие человека, но не может быть изменено человеком. Поэтому к параметрам микроклимата оно не отнесено.
Создание оптимальных метеорологических условий в помещениях является достаточно сложной задачей и идет в следующих направлениях:
Например, рациональное использование вентиляции позволит обеспечить не только микроклимат, но и чистоту воздуха в помещении, если правильно выбрать систему вентиляции, с кратностью воздухообмена, позволяющей удалить из помещения не только теплоизбытки, а и вредные выделения, уменьшить до гигиенических нормативов запыленность и загазованность.
Кратность воздухообмена К определяется максимальным количеством воздуха , которое нужно удалить за 1 час из помещения для обеспечения чистоты воздуха и уменьшения избытков явного тепла при заданном объеме помещения V.
.
При этом количество воздуха , которое нужно подавать в помещение для уменьшения концентраций вредных веществ в помещении до допустимых норм рассчитывается по формуле:
;
где - количество i-того поступающего вредного выделения за 1 час, ;
- предельно допустимая концентрация i-того вредного вещества, .
Вредные выделения складывать нельзя, т.к. они имеют различную степень опасности и воздействуют на организм человека по-разному!
Количество воздуха, которое необходимо удалять из помещения за 1 час при наличии теплоизбытков , определяется по формуле:
;
где - подлежащие удалению теплоизбытки, ;
С - теплоемкость воздуха, ;
- разность температур удаляемого и приточного воздуха, ;
- плотность приточного воздуха, .
Если в помещении количество рабочих мест с вредным выделением ограничено, то целесообразнее использовать механическую (искусственную, принудительную) местную (автономную) вентиляцию, чтобы не «разносить» вредные вещества по помещениям.
2.4 Производственное освещение
2.4.1 Основные требования к производственному освещению. Светотехнические характеристики
Наибольшее количество информации об окружающем мире дает зрительный анализатор. В связи с этим рациональное освещение на рабочих местах и помещения имеет важное значение для обеспечения нормальной жизнедеятельности. Свет обеспечивает также определенный ритм жизни и тонус. Сила биологического воздействия света зависит от участка спектра длин волн, интенсивности и времени воздействия излучения. Область спектра электромагнитных колебаний в пределах длин волн 346 – 0,7 мкм называется инфракрасными лучами, 0,76 – 0,4 мкм – видимым светом, 0,4 – 0,2 мкм – ультрафиолетовыми лучами. Видимые лучи присутствуют при естественном и искусственном освещении. Инфракрасные присутствуют в солнечном спектре, образуются при плавке металла, при наличии открытого пламени. Ультрафиолетовые – в солнечном спектре, образуются при сварке и электроплавке металла. В видимом свете оптических излучений каждой длине волны соответствует свой цвет (вспомните поговорку «каждый охотник желает знать, где сидит фазан»). По мере увеличения частоты он меняется от красного до фиолетового.
Основными понятиями, характеризующими свет, являются: световой поток, сила света, освещенность, яркость.
Световой поток – это интенсивность лучистой энергии, оцениваемой глазом по световому ощущению, измеряется в люменах.
Сила света – это пространственная плотность светового потока или световой поток, создаваемый в единичном телесном угле, измеряется в канделах.
Освещенность – это поверхностная плотность светового потока, измеряется в люксах.
Яркостью называется величина, равная отношению силы света, излучаемого элементом поверхности в данном направлении, к площади проекции этой поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению, измеряется в канделах на метр квадратный .
Гигиенические требования к производственному освещению, основанные на психофизических особенностях восприятия света и его влияния на человека, определяются: спектральным составом света, который максимально должен быть приближен к солнечному; достаточным уровнем освещенности, учитывающим условия зрительной работы; необходимой равномерностью освещения и устойчивости уровня; отсутствием блесткости и мерцания. Для выполнения этих требований организуют различные виды и системы освещения.
2.4.2 Виды и системы освещения. Нормирование
Как уже говорилось выше, освещение рабочих мест может быть естественным и искусственным. Естественное осуществляется через окна (боковое), через застекленные перекрытия (верхнее) или комбинированное (через окна и перекрытия). Оно зависит от времени суток, года и атмосферных условий. От этих недостатков свободно искусственное освещение, создаваемое с помощью искусственных источников света (лампы накаливания или газоразрядные). Оно подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное, сигнальное.
Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормального выполнения трудового процесса и прохода людей. Во внерабочее время включается дежурное освещение.
Аварийное освещение применяется для продолжения работы при внезапных отключениях энергоснабжения, когда отключение рабочего освещения может привести к чрезвычайной ситуации. При аварийном освещении часть светильников общего освещения питаются током от автономного источника и в случае отключения основной сети должны обеспечить освещенность не менее 5 % от нормы рабочего освещения [15].
Эвакуационное освещение необходимо при аварийной остановке для вывода (эвакуации людей из помещения).
Охранное освещение размещается вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время.
Сигнальное освещение предназначено для фиксации границ опасной зоны (например, сигнальное освещение мачт).
Искусственное освещение бывает местное, общее и комбинированное. Общее – это такое освещение, когда системы освещения размещаются в верхней зоне помещения и освещают всю площадь, занятую оборудованием рабочих мест. Если светильники концентрируют световой поток непосредственно на рабочее место, то такое освещение называется местным. В темное время суток наличие общего освещения обязательно! Комбинированное освещение (общее плюс местное) необходимо для получения более высоких уровней освещенности. Совокупность естественного и искусственного освещения называется совмещенным. Оно необходимо также для обеспечения более высоких уровней освещенности. Уровень освещенности зависит от разряда зрительской работы, определяемой размерами объекта различения и точности выполняемых работ, а также от подразряда работ, определяемых контрастностью и фоном. Количество нормируемых разрядов зрительской работы – 8 [15]. Например, при выполнении работы высокой точности (III разряд), подразряд «а» (контраст – малый, фон – темный) освещенность при комбинированном освещении на рабочем месте должна быть обеспечена значением в 2000 лк, а при общем – 500 лк, используя люминесцентные (газоразрядные) лампы, или соответственно 1500 лк и 300 лк, используя лампы накаливания. Необходимо учитывать при выборе источников света, что в видимом спектре могут быть не только составляющие солнечного света, но и другие, которые неблагоприятно влияют на зрение (последние медицинские исследования показали, что в спектре света люминесцентных ламп такие составляющие присутствуют!)
2.5 Шум и вибрации. Защита от шумов и вибраций
Шумы и вибрации, также как электромагнитные поля и излучения, ионизирующие излучения и воздействия радионуклидов относятся к энергетическим загрязнениям техносферы. И шумы, и вибрации оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека и общее самочувствие, но проявляется по- разному. Шумы, в основном, воздействуют на органы слуха, вызывая тугоухость, а также могут вызвать паталогичекие изменения сердечно сосудистой системы при длительном воздействии, ослабляют реакцию и внимание человека.
Шум – это неблагоприятно воздействующие на человека сочетание звуков различной частоты и интенсивности, беспорядочно изменяющиеся во времени.
Вибрации – это механические колебания упругих тел или колебательные движения механических систем, передаваемые телу человека или отдельным его участкам.
Вибрация в основном, воздействует на внутренние органы человека, вызывая вибрационную болезнь. Основными параметрами звуковых колебаний является звуковое давление, интенсивность звука, частота, форма звуковой волны. Наименьшее значение звукового давления, воспринимаемое человеком на частоте 1 кГц равно Па, называется пороговым значением. Наименьшее значение, при котором возникают болевые ощущения, равно 20 Па (120 дБ по уровню). Для большинства людей болевой порог составляет 140 дБ. Наиболее неблагоприятным для человека является шум, лежащий в области средних слышимых частот в диапазоне 1000 – 4000 Гц. Неблагоприятное воздействие шума зависит от акустического уровня (уровня звукового давления или интенсивности звука), частотного диапазона и равномерности воздействия в течение рабочего времени.
Звуковое давление – это разность между мгновенным значением давления в данной точке среды при прохождении через нее звуковых волн и атмосферным давлением в отсутствии звуковых волн.
Уровень звукового давления можно определить по формуле:
, дБ,
где – среднеквадратичное значение звукового давления в точке измерения, Па;
– нулевое (пороговое) значение, Па.
Шумовые колебания обладают свойством накопления в организме (кумулятивности). Вредность шума как фактора производственной среды приводит к необходимости ограничивать его уровень. Для профилактики и уменьшения вредного воздействия шума необходимо соблюдать гигиенические нормативы. В основу этих норм положены ограничения уровня звукового давления в пределах октавных полос всего спектра шума с учетом характера шума и особенностей трудовой деятельности. Совокупность октавных полос называется предельным спектром (ПС;рисунок 2.2), который показан для радиовещательной студии (б) и конструкторского бюро (а).
Рисунок 2.2
Например, «ПС-45» означает, что допустимый уровень звукового давления для помещения конструкторского бюро на частоте 1000 Гц не должен превышать с определенной точностью 45 дБ.
Диапазон частот от 16 Гц до 20 кГц называется слышимым. Диапазон частот ниже 16 Гц – инфразвуковым, выше 20 кГц – ультразвуковым. И несмотря на то, что и инфразвуки, и ультразвуки не слышимы, их уровни тоже нормируют, т.к. оказывают неблагоприятное влияние на человека. Источниками шумов в городской среде является транспортные средства и промышленное оборудование, инфразвука – технологическое оборудование ударного действия, рельсовый транспорт и пневмоинструмент, ультразвука – ракетные двигатели и обдуваемые ветром водные поверхности и строительные площадки.
Основными параметрами вибрации являются: частота и амплитуда колебания, вызывающие колебания тела человека при распространении вибрации по тканям организма, виброскорость и виброускорение. Бывает общая и местная. Общая подразделяется на транспортную, технологическую, транспортно-технологическую. Санитарные нормы устанавливают предельно допустимые величины вибрации.
Для защиты от шума и вибраций применяются различные средства и методы личной и коллективной защиты. Классификация методов и средств коллективной защиты показаны на рисунке 2.3.
Средствами индивидуальной защиты являются наушники, беруши и др. Наиболее эффективными являются средства, снижающие уровни шумов и вибраций в самом источнике, это не всегда достижимо. Но уж ни в коем случае нельзя отказываться от использования других средств защиты!
2.6 Электромагнитные поля и излучения. Защита от излучений
К электромагнитным полям и излучениям (ЭМП и ЭМИ) соответственно относят ЭМП промышленных частот, ЭМИ радиочастот. Источниками ЭМП промышленных частот являются высоковольтные линии электропередачи, создающие достаточно сильные магнитные поля в зонах около ЛЭП промышленных частот и прилегающих к электрифицированным железным дорогам, открытые распределительные устройства, электромагниты. Источником постоянного магнитного поля – постоянные магниты.
ЭМИ радиочастот является радио- и телевизионное оборудование, в быту – телевизоры, печи СВЧ и др. Электростатические поля в условиях пониженной влажности создаются искусственными тканями, паласами, движущимися частями механизмов и машин.
Основной характеристикой магнитного поля (постоянного, промышленной частоты, магнитной составляющей ЭМИ) является напряженность магнитного поля Н, измеряемая в амперах на метр . Основной характеристикой электрического поля (электростатического, электрической составляющей ЭМП и ЭМИ) является напряженность электрического поля Е, измеряемая в вольтах на метр . Переменное ЭМП представляет совокупность магнитного и электрических полей, распространяющихся в пространстве в виде электромагнитных волн (ЭМВ). В ближней и промежуточной зоне излучения (на расстоянии приблизительно до 6 длин волн) интенсивность ЭМП и ЭМИ оценивается раздельно по составляющим поля (таблица 2.1). В этой зоне находятся рабочие места по обслуживанию источников ВЧ и УВЧ – колебаний. В дальней (волновой) зоне находятся места по обслуживанию СВЧ аппаратуры. Здесь ЭМВ уже сформировалась и ЭМИ оцениваются по мощности (энергии), переносимой волной в направлении своего распространения. Эта энергия оценивается плотностью потока энергии ППЭ, измеряемой в , т.е. количеством энергии, приходящейся на единицу поверхности в единицу времени.
Таблица 2.1 – Допустимые нормы облучения в диапазоне радиочастот
|
Е, электрическая составляющая, |
Н, магнитная составляющая, |
||||
|
ВЧ |
0,06 – 3 МГц |
50 |
ВЧ |
0,06 – 1,5 МГц |
5 |
|
3 – 30 МГц |
20 |
||||
|
УВЧ |
30 – 50 МГц |
10 |
УВЧ |
30 – 50 МГц |
0,3 |
|
50 – 300 МГц |
5 |
Допустимая на СВЧ зависит от времени пребывания человека в зоне облучения и допустимой энергетической нагрузки на человека и может быть определена по формуле:
, ;
где N – энергетическая нагрузка на человека, ;
Т – суммарное время регулировок, ч.
Для стационарных источников N=2 , для сканирующих N=20 . На предприятиях связи все источники ЭМИ стационарные. Во всех случаях допустимая не должна превышать значения 10 , а при наличии дополнительных факторов (например, рентгеновского излучения) не более 1 . Степень воздействия ЭМИ на организм человека зависит от диапазона частот, интенсивности воздействия, продолжительности облучения, характера излучения, режима облучения, размеров облучаемой поверхности тела и индивидуальных особенностей человека. Возможны нарушения сердечно-сосудистой и центральной нервной системы, изменения в крови, повышение температуры тела. В диапазоне СВЧ температура органов с недостаточно развитой сетью кровоснабжения может значительно повыситься, что вызовет увеличение температуры тела на 4 0С. Если ЭМП большой интенсивности, то основное воздействие, связанное с поглощением энергии тканями человека, оказывает электрическая составляющая электромагнитного поля. При повышении допустимых значений нормируемых параметров необходимо применять средства и способы защиты персонала, такие как: уменьшение излучения путем использования согласования отдельных звеньев оборудования; работа на поглотители мощности при настройках; экранирование рабочего места и источника; удаление рабочего места от источника (защита расстоянием); рациональное размещение оборудования; рациональный режим работы людей и оборудования; применение автоматического включения и дистанционного управления; применение индивидуальных средств защиты и т.д. Основной профилактической мерой защиты является недопущения воздействия ЭМП на человека больше установленных норм. Более подробно эта тема будет рассмотрена на занятиях со студентами специальностей РРТ и МТС.
2.7 Ионизирующие излучения (ИИ). Защита от ИИ
ИИ называется любое излучение, прямо или косвенно вызывающее ионизацию среды (образование заряженных ионов). Ионизирующее излучение создают природные источники (космические лучи, естественные распределенные на земле радиоактивные вещества, такие как радон) и искусственные источники (рентгеновские установки, ядерные реакторы, искусственные радиоактивные изотопы, мониторы). ИИ бывает фотонным (гамма- излучение и рентгеновское) и корпускулярным (альфа-, бета- частицы, протоны, нейтроны и др.). Рентгеновское излучение бывает мягким (в установке используется напряжение свыше 10 кВ) и жестким (U>20 кВ). Радиоактивное излучение бывает проникающим и может вызывать остаточное загрязнение местности. Облучение может быть внешним (лучи и рентгеновские) и внутренним ( и частицы). и частицы проникают в организм через органы дыхания и пищеварительный тракт. Защита от внутреннего облучения требует непосредственного контакта с открытыми радиоактивными веществами и попадания их в рабочую зону. Для защиты от внешнего облучения необходима защита расстоянием, временем, экранированием.
Для количественной оценки ИИ рентгеновского и излучения используется понятие экспозиционной дозы.
Экспозиционной доза представляет собой отношение полного заряда ионов одного знака, возникающего в малом объеме воздуха, отнесенная к массе воздуха в этом объеме, измеряется в кулонах на килограмм . Применяется пока и внесистемная единица – рентген (р):
1 р = 2,58.
Биологическое действие ИИ на организм зависит от поглощенной энергии излучения. Поглощенная доза излучения Д – это физическая величина, равная отношению средней энергии, переданной излучением веществу в некотором объеме, к массе вещества в этом объеме, измеряется в греях (Гр):
1 Гр = 1,
пока применяется и внесистемная единица – рад:
1 рад = Гр.
Исследования показали, что действие ИИ на организм зависит не только от поглощенной дозы и ее изменения во времени, но и от пространственного распределения энергии, характеризующегося линейной передачей энергии.
Для сравнения биологического действия различных ИИ введен взвешивающий коэффициент (коэффициент качества) для данного излучения и введена эквивалентная поглощенная доза в органе или ткани, измеряемая в Зивертах (Зв) , Зв.
Например, для излучения и рентгеновского =1, для частиц и тяжелых ядер =20.
Применяется и внесистемная единица – бэр:
1 бэр = Зв.
Используется и эффективная доза – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения органов человека с учетом их радиочувствительности. Для её оценки введен взвешивающий коэффициент для данного органа . Тогда:
,
где – эквивалентная доза в ткани Т за время .
Измеряется эффективная доза также в зивертах или бэрах.
Чувствительность всех органов разная, поэтому введено понятие критических органов, разделенных на 3 группы:
I – все тело (=0,2), гонады (=0,2), красный костный мозг (=0,12);
II – печень (=0,05), почки, легкие (=0,12), хрусталик глаза и т.д.;
III – кожа (=0,01), кости, кисти, предплечья, лодыжки, стопы.
Гигиеническими нормативами установлены дозовые пределы облучения и допустимые уровни для следующих категорий лиц:
А – персонал (профессионально работающие с источниками ИИ);
Б – находящиеся в сфере воздействия источников ИИ;
В – все остальное население.
Дозовый предел эффективной дозы для профессионалов, гр А, установлен не более чем 50 мЗв в год (5 бэр) для I группы критических органов.
Для человека, проживающего в промышленно развитых регионах, годовая суммарная эквивалентная доза облучения из-за высокой частоты рентгенодиагностического обследования достигает 3000 – 3500 (0,3 – 0,35 бэр), средняя же на Земле доза облучения равна 0,24 бэр, допустимая для профессионалов – 5 бэр.
ИИ могут вызвать хронические и острые поражения организма. Острые развиваются при однократном равномерном облучении всего тела при поглощенной дозе выше 0,25 Гр.
При дозе 0,25 - 0,5 Гр могут наблюдаться изменения в крови:
1 – 2 Гр – наблюдается легкая (I степень) лучевой болезни;
2 – 4 Гр – лучевая болезнь средней тяжести (II степень);
4 – 6 Гр – лучевая болезнь, в 50 % приводящая к смерти (III степень);
>6 Гр – 100 % смертельный исход, если не применять соответствующего комплексного лечения.
Для собаки смертельная доза 3,75 Гр, для кролика – 8 Гр.
Знак радиационной опасности представляет из себя треугольник, форма и размеры которого должны соответствовать стандарту, выполненному в должном цвете, и иметь место для надписи.
Защита работающих от ИИ обеспечена системой общегосударственных мероприятий: санитарный надзор за соблюдением радиационной безопасности; разработка правил безопасности при работе с такими веществами и источниками и их хранению и перевозки; обезвреживание и дезактивация отходов; использование средств индивидуальной защиты; радиационный и дозиметрический контроль работающих и т.д. Необходимым условием является периодический медицинский контроль работающих.
Помните, что не всегда орган с большей массой поглощает большую энергию ИИ! Например, биомасса (водоросли) в озере поглощает больше радиоизотопов, чем воздух и вода озера вместе взятые.
Данная тема, как и следующая будут рассматриваться конспективно, т.к. на предприятиях связи опасность облучиться ИИ невелика, но знать основы, не бояться и наоборот, знать как себя уберечь от ИИ, должен знать каждый грамотный специалист.
3 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАС-НОСТИ
Техника безопасности (ТБ) – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от воздействия опасных и вредных факторов.
Электробезопасность – защита от электрического тока, электрической дуги, статического и атмосферного электричества.
3.1 Воздействие электрического тока на организм человека
Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на него биологические (сокращение мышц, паралич дыхания и сердца, раздражение и возбуждение нервных окончаний), электролитические (разложение крови и плазмы), термические (ожоги, нагрев тканей и биологических сред) и механические (разрыв и расслоение тканей) воздействия.
При воздействии электрических тока или дуги могут возникнуть электрические удары – внутренние, общие поражения организма человека, связанные: с едва ощутимым сокращением мышц; судорожными сокращениями мышц, сопровождающимися сильными болями без потери сознания; потерей сознания и нарушением сердечной деятельности и (или) дыхания; потерей сознания, но с сохранившимся дыханием и работой сердца; состоянием клинической смерти в результате фибрилляции сердца или асфиксии. При местном воздействии электрического тока возникают электротравмы: контактные, дуговые или смешанные электроожоги (четыре степени); металлизация кожи частицами расплавившегося металла; электрические знаки (метки различной формы и цвета, безболезненные, исчезающие со временем); электроофтальмия (воспаление наружной оболочки глаз); механические травмы, вызванные непроизвольным сокращением мышц. Тяжесть поражения электрическим током зависит от силы тока, сопротивления тела человека, пути и времени протекания тока через организм, рода (переменный или постоянный) и частоты тока, условий среды и индивидуальных особенностей человека.
Эквивалентную схему при протекании тока через тело человека можно представить в виде последовательно включенных сопротивлений внутренних органов и кожи (эпидермы) в месте контакта (на входе и выходе) с источником тока (рисунок 3.1). Емкость человеческого тела незначительна, и ее не учитывают в практических расчетах. Сопротивление тела человека при различных расчетах, связанных с обеспечением безопасности, принимают активным и равным 1000 Ом, хотя оно и изменяется в широких пределах. Наибольшим сопротивлением обладает наружный слой кожи толщиной порядка 0,2 мм , состоящий из мертвых ороговевших клеток, наименьшим – спинно-мозговая жидкость. Сухая, чистая, неповрежденная кожа имеет сопротивление значительно больше, чем влажная, с большим pH, потная кожа. С увеличением силы тока и временем его протекания сопротивление тела человека уменьшается. Наибольшая опасность возникает при прохождении тока через головной мозг, легкие, сердце. Наиболее опасным является ток промышленных частот (20 – 1000 Гц) . Постоянный ток напряжений 250 – 300 В менее опасен, чем переменный. Некоторые заболевания человека (сердечно сосудистые, кожные) делают его восприимчивым к электрическому току. Поэтому к обслуживанию электроустановок допускаются лица, прошедшие медицинское освидетельствование.
Рисунок 3.1 – Схема замещения тела человека
По степени физиологического воздействия можно выделить следующие токи промышленной частоты воздействием более 1 секунды:
0,5 – 1,5 мА – пороговый ощутимый ток (т.е. наименьшее значение тока, которое человек начинает ощущать);
10 – 20 мА – пороговый не отпускающий ток (когда из-за судорожного сокращения рук человек самостоятельно не может освободится от токоведущих частей);
80 – 100 мА – пороговый фибрилляционный ток (расчетный поражающий ток), вызывающий неритмичные судорожные сокращения сердца, называемые фибрилляцией.
Поражение электрическим током возможно лишь в состоянии полного покоя сердца человека. При продолжительности воздействия не более 10 минут в сутки в неаварийном режиме при нормальных метеорологических условиях предельно допустимые значения тока: частотой 50 Гц равно 0,3 мА, частотой 400 Гц – 0,4 мА, постоянного тока – 1 мА.
3.2 Классификация помещений (условий работ) по опасности поражения электрическим током
Окружающая среда оказывает существенное влияние на электробезопасность. Потому помещения в отношении опасности поражения электрическим током различают:
Территорию размещения наружных электроустановок (на открытом воздухе) относят к особо опасным помещениям. Выделяют работы в особо неблагоприятных условиях (в сосудах, котлах с ограниченным перемещением оператора). Условия производства работ предъявляют определенные требования к питанию таких потребителей, как электроинструмент, переносные светильники, светильники местного освещения, в помещениях особо опасных и с повышенной опасностью они питаются напряжением не более 50 В, а в особо неблагоприятных условиях – не более 12 В. Для уменьшения номинала напряжения используют понижающие трансформаторы. Автотрансформаторы использовать категорически запрещено.
3.3 Производство работ в электроустановках
Работы в электроустановках в отношении мер безопасности подразделяются на выполняемые:
К работам со снятием напряжения относятся работы, выполняемые в электроустановках (или части ее), в которой с токоведущих частей снято напряжение.
К работам без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи от них относятся работы, выполняемые непосредственно на этих частях, а также такие, которые выполняются на расстояниях от токоведущих частей менее допустимых.
3.4 Классификация электроустановок
Электроустановка – совокупность машин, механизмов, аппаратов, линий передач, т.е. все то, что преобразует, распределяет и передает электрические колебания и токи.
Электроустановки делятся на установки:
Требования к эксплуатации и безопасности обслуживания этих электроустановок различны.
3.5 Классификация электрических сетей
По роду тока сети бывают переменного и постоянного тока; по конструкции сети – с малой или большой емкостью; по количеству фаз – однофазные и трехфазные; по количеству проводов – однопроводные, двухпроводные, трехпроводные, четырехпроводные и пятипроводные; по режиму нейтрали (полюса) – с заземленной или изолированной нейтралью (полюсом).
Сети с малой емкостью чаще всего выполняются воздушными (погонная емкость которых ), сети с большой емкостью – кабельными ().
В зависимости от прикосновения человека к сети разделяют однополюсное (человек, стоящий на земле, касается одной рукой неизолированного провода) и двухполюсное прикосновение человека. Наиболее опасным является двухполюсное прикосновение.
3.6 Анализ прикосновения человека к электрической сети
Для упрощения примем, что:
Для однопроводной сети с заземленным полюсом («земля» используется в качестве второго провода) ток, протекающий при однополюсном прикосновении человека к неизолированному (токоведущему) проводу , можно определить по формуле (рисунок 3.2) .
В любом случае следует учитывать, что в каждый данный момент времени ток протекает от «плюса» до минуса источника напряжения по пути наименьшего сопротивления!
Для двухпроводной сети с изолированными от земли проводами (рисунок 3.3) имеем:
Рисунок 3.3
а) В случае двухполюсного прикосновения , т.е. ток опасный;
б) В случае однополюсного прикосновения при хорошем состоянии изоляции проводов (по нормам 500 кОм) человек находится под защитой , т.к. ;
в) В случае однополюсного прикосновения к проводу 1 и замыкании другого провода 2 на землю , т.е. в случае нарушении изоляции через человека будет протекать опасный ток. Такой режим называется аварийным.
Для двухпроводной сети с заземленным полюсом (рисунок 3.4) имеем:
Рисунок 3.4
а) В случае исправной нагрузки () ток неопасный, т.к. , где - потери в проводе, В. По нормам ;
б) В случае короткого замыкания (к.з.) нагрузки (неверно отсоединяют потребитель от сети или неисправная нагрузка) ток становится опасным, т.к. , где .
Для трехфазной трехпроводной сети, соединенной «звездой», с изолированной нейтралью (рисунок 3.5) имеем:
Рисунок 3.5
а) эквивалентная схема соединения «звездой»,
где – напряжение фазы, В (между «н» и «к»);
– линейное напряжение, В (между «к» и «к»),
;
н – начало каждой фазы;
к – конец каждой фазы.
Соединение начал всех фаз в одну точку, называется нейтралью. Если нейтраль не имеет соединения (контакта с землей), то она называется изолированной.
б) в случае двухполюсного касания человека к фазным проводам () ток опасный, т.к.:
;
в) в случае однополюсного присоединения к фазному проводу при хорошем состоянии изоляции человек находится под защитой изоляции и через него протекает неопасный ток:
г) в случае однополюсного касания человека к проводу и замыкании другой фазы, например , на землю ток становится значительным, определяется линейным напряжением, опасный для жизни человека:
.
Для трехфазной трехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью (рисунок 3.6) имеем:
Рисунок 3.6
а) в случае однополюсного прикосновения протекает опасный ток, равный:
,
который не зависит от состояния изоляции;
б) в случае однополюсного прикосновения к фазе и замыкания фазы на землю через человека протекает такой же ток, как и в предыдущем случае , т.к. через человека не пойдет (). Этот ток меньше, чем в аналогичном случае в сети с изолированной нейтралью.
Вывод: во всех рассмотренных случаях для уменьшения тока, протекающего через человека, следует использовать средства индивидуальной защиты (диэлектрические перчатки, галоши, боты, подставки и т.д.) и (или) контролировать исправность изоляции.
«» называется сопротивлением рабочего заземления.
Рабочее заземление – это преднамеренное соединение токоведущей части источника (в данном случае нейтрали) с землей или ее эквивалентом для создания необходимого режима работы сети. Это физическая величина, определяемая сопротивлением в месте контакта нейтрали с землей. Величина нормируется в зависимости от напряжения фазы (сети) (таблица 2.2).
Таблица 2.2
|
, В |
127 |
220 |
380 |
|
, Ом |
8 |
4 |
2 |
Наиболее часто используемой сетью на предприятиях связи является четырех проводная трехфазная с заземленной нейтралью и нулевым проводником. Схема подключения оборудования к такой сети с обеспечением электробезопасности обслуживающего персонала показана на рисунке 3.7.
На схеме: PEN – совмещенный нулевой проводник в электроустановках до 1000 В сочетает функции нулевого защитного PE и нулевого рабочего проводника N.
Нулевой защитный проводник PE обеспечивает зануление корпусов (металлических) оборудования.
Нулевой рабочий проводник N обеспечивает необходимый режим питания электроустановки.
FU1,…,FU6 – предохранители (плавкие вставки).
– повторное заземление нулевого проводника для обеспечения зануления оборудования в случае обрыва нулевого провода и уменьшения
Рисунок 3.7
напряжения на корпусах оборудования при коротком замыкании фазы на корпус. Обычно , но не более 30 Ом.
№1, №2 – трехфазные электроустановки (потребители).
Для уменьшения опасности поражения электрическим током можно подсоединить зануленный корпус к заземлителю ().
Если используют нулевой защитный и нулевой рабочий проводник раздельно, то такая сеть называется пятипроводной ( рисунок 3.8).
Рисунок 3.8
Эти сети гармонизированы со стандартами Международной электротехнической комиссии.
3.7 Возможные условия поражения человека электрическим током
Поражение человека может произойти в следующих случаях:
3.8 Технические средства и способы обеспечения электробезопасности
3.8.1 Номенклатура видов защиты
При прямых прикосновениях необходимо применять следующие технические способы и средства:
При косвенных прикосновениях применяют:
3.8.2 Защитные оболочки и ограждения. Безопасное расположение токоведущих частей
Для защиты от случайного прикосновения к неизолированным токоведущим частям или приближения к ним на опасное расстояние они располагаются на недоступной высоте или в недоступном месте. Если эти части доступны для человека, они закрываются временными или стационарными, сплошными или сетчатыми ограждениями, обеспечивающими частичную защиту от прикосновения. Токоведущие части могут заключаться в оболочки (корпуса). При этой защите должны быть соблюдены все установленные правилами изоляционные расстояния между человеком, ограждением или оболочкой и токоведущими частями.
3.8.3 Изоляция токоведущих и нетоковедущих частей и рабочего места
Различают следующие виды изоляции токоведущих частей: рабочая, дополнительная, усиленная, двойная.
Рабочая изоляция обеспечивает нормальную работу и защиту электроустановок от поражения электрическим током
Дополнительная изоляция предусмотрена наряду с рабочей для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции.
Двойной называется изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной. Материалы, используемые для рабочей и двойной изоляции имеют различные свойства, что делает маловероятным одновременное их повреждение.
Усиленная изоляция – это улучшенная рабочая изоляция, обеспечивающая такую же степень защиты, как двойная, но конструктивно выполненная так, что каждую из составляющих изоляции испытать нельзя.
Изоляция рабочего места предусматривает изоляцию пола, настила, площадки, металлических деталей в области рабочего места, потенциал которых отличается от потенциалов токоведущих частей, и прикосновение к которым является предусмотренным или возможным.
Изоляция нетоковедущих частей осуществляется путем покрытия частей изоляционными материалами (лаками, красками).
3.8.4 Малое напряжение
Малое напряжение применяется для питания ручного электроинструмента, ручных светильников в помещениях особой и повышенной опасности и т.д. Малым называется номинальное напряжение не более 50 В переменного тока и не более 110 В постоянного тока.
3.8.5 Сигнализация, блокировка, знаки безопасности
Сигнализация (звуковая, световая) применяется в дополнение к другим средствам и способам защиты. Она предупреждает о наличии напряжения на электроустановке. Имеются устройства, сигнализирующие об опасности недопустимого приближения к токоведущим частям под напряжением.
Блокировка (механическая и электрическая) исключает доступ к токоведущим частям, пока с них не снято напряжение, либо обеспечивается автоматическое снятие напряжения при появлении возможности прикосновения или опасного приближения к токоведущим частям.
Маркировка – это надписи, буквенно-цифровые и цветовые обозначения элементов, устройств, проводов (например, нулевой защитный проводник должен иметь голубую расцветку), введенные для их легкого распознавания.
Плакаты и знаки безопасности относятся к электрозащитным средствам. По назначению делятся на предупреждающие («Стой Напряжение », «Испытание. Опасно для жизни », «Не влезай. Убьет!»), запрещающие («Не включать. Работают люди», «Стой! Без средств защиты проход запрещен»), предписывающие («Работать здесь», «Влезать здесь»), указательные («Заземлено»). По характеру применения плакаты могут быть постоянные и переменные. Перечень, размеры, форма, места и условия применения плакатов и знаков безопасности регламентированы правилами применения.
3.8.6 Контроль изоляции
Контроль изоляции может быть периодическим, непрерывным и приемосдаточным. Поддержание сопротивления изоляции на высоком уровне уменьшает вероятность замыканий на землю, на корпус и поражение людей электрическим током.
В сети с изолированной нейтралью непрерывный контроль обязателен. Для этого используют метод трех вольтметров (рисунок 3.9).
Недостаток этого способа заключается в том, что при одновременном ухудшении состояния изоляции всех фаз в одинаковое количество раз этот метод не пригоден.
Периодическая проверка производится путем измерения сопротивления изоляции мегаомметром. Измеряется сопротивление изоляции каждой фазы относительно земли. В электроустановках напряжением до 1000 В оно должно быть не ниже 0,5 МОм. Более подробно материал разбирается на лабораторных занятиях.
Рисунок 3.9
а) при неисправном состоянии изоляции показания всех вольтметров одинаковы и равны фазному напряжению: В;
б) при замыкании одной из фаз на землю, например , ; В, т.е. показания всех вольтметров изменились.
3.8.7 Защитное заземление
Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением (рисунок 3.10).
Защитное заземление эффективно в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью (полюсом). Принцип действия защитного заземления заключается в том, что человек, касающийся корпуса оборудования, находящегося под напряжением за счет короткого замыкания фазы на корпус, оказывается включенным параллельно заземлителю с сопротивлением защитного
Рисунок 3.10
заземления , имеющим значительно меньшее сопротивление, чем тело человека . В результате большая часть тока замыкания на землю пойдет через заземлитель (рисунок 3.10,а).
При отсутствии заземлителя весь ток пойдет через тело человека, что может привести к его поражению (рисунок 3.10,б). Для уменьшения напряжения на заземлителе, сопротивление защитного заземления нормируется. В электроустановках напряжением до 1000 В оно должно быть не более 4 Ом. Значение зависит также от мощности источника питания, удельного сопротивления грунта и эксплуатируемого оборудования. Для заземления используют искусственные и естественные заземлители. Естественные заземлители – это находящиеся в соприкосновении с землей электропроводящие металлические конструкции и коммуникации зданий и сооружений, за исключением взрыво- и пожаро-опасных (нефтепроводы и др.) Использование протяженных и разветвленных заземлителей позволяет снизить и выравнять потенциалы. Искусственные заземлители представляют собой совокупность собственно заземлителей и заземляющих проводников, называемыми заземляющим устройством.
Схема заземляющего устройства показана на рисунке 3.11.
1 – электроустановка
2 – заземляющий проводник
3 – магистральная шина
4 – соединительная полоса
5 – одиночные заземлители
n – количество одиночных
заземлителей (для получе-
ния необходимого
сопротивления заземления)
Рисунок 3.11
Расчет заземляющего устройства приведен в [16]. Требования к заземляющему устройству и его элементам, классификация и области применения заземляющего устройства подробно рассматриваются на лабораторных занятиях.
3.8.8 Зануление
В электроустановках напряжением до 1 кВ при использовании трех проводных сетей с заземленной нейтралью защитное заземление не обеспечивает защиты людей от поражения электрическим током (рисунок 3.12).
В этом случае при к.з. фазы на корпус ток может оказаться недостаточным для срабатывания защиты (например, предохранителя) и человек, прикоснувшись к поврежденному корпусу, окажется под напряжением. Оно будет тем больше, чем больше . Следовательно, величину необходимо уменьшать, что потребует громоздкого и дорогого заземляющего устройства. Поэтому в четырех проводных сетях с глухозаземленной нейтралью и нулевым проводом применяют зануление.
Зануление – это преднамеренное соединение корпуса оборудования (нетоковедущей части) с нулевым защитным проводником. В момент короткого замыкания фазы на корпус образуется петля «фаза-нуль», т.е. получается однофазное короткое замыкание. Под действием срабатывает защита (предохранитель, автомат), и поврежденная часть электроустановки отключается. Чем быстрея произойдет отключение, тем эффективнее защитное действие зануления. Пока поврежденная часть электроустановки находится под напряжением, прикосновение ко всем корпусам, включая исправные, опасно. Для надежного отключения электроустановки нужно, чтобы был достаточной величины, т.е. сопротивление цепи «фаза-нуль» мало. Необходимо выполнение условия: , где: - ток номинальной плавкой вставки (FU).
3.8.9 Средства индивидуальной защиты (СИЗ)
СИЗ относятся к средствам защиты, используемых в электроустановках, служащих для защиты людей от поражения электрическим током, электрической дуги и электромагнитного поля. Изолирующие средства делятся на основные и дополнительные.
К основным в электроустановках напряжением свыше 1000 В относятся: электроизмерительные клещи, указатели напряжения для фазировки, изолирующие устройства и приспособления для работ на воздушных линиях с непосредственным прикосновением к токоведущим частям.
К дополнительным в электроустановках напряжением свыше 1000 В относятся: диэлектрические перчатки, боты, ковры; индивидуальные экранирующие комплекты; изолирующие подставки и накладки; переносные заземления; оградительные устройства; плакаты и знаки безопасности.
К основным в электроустановках напряжением до 1000 В относятся: изолирующие штанги; изолирующие и электроизмерительные клещи; указатели напряжения; диэлектрические перчатки; слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками.
К дополнительным в электроустановках напряжением до 1000 В относятся: диэлектрические галоши и ковры; переносные заземления; изолирующие подставки и накладки; плакаты и знаки безопасности; оградительные устройства.
Средства защиты, кроме плакатов и знаков безопасности, диэлектрических ковров, изолирующих подставок, переносных заземлений и ограждений подвергаются эксплуатационным испытаниям: перчатки – 2 раза в год, галоши – 1 раз в год, боты – 1 раз в 3 года, указатели напряжения и инструмент с изолирующими рукоятками – 1 раз в год.
При работе на отключенных токоведущих частях для защиты от ошибочно поданного или наведенного напряжения применяют в качестве наиболее надежной защиты переносные заземления. При наложении заземления сначала заземление следует соединить с «землей», затем проверить отсутствие напряжения, после чего наложить на токоведущие части.
3.8.10 Выравнивание потенциалов. Напряжение шага. Напряжение прикосновения. Потенциалы растекания тока в земле
При пробое изоляции на корпус, присоединенный к заземлителю, обрыве и падении провода на землю потенциалы точек земной поверхности (токопроводящего поля) распределяются по гиперболическому закону согласно рисунка 3.14.
Можно показать, что ,
где – ток замыкания на землю, А;
– удельное сопротивление грунта,;
x – расстояние от заземлителя до ближайшей ноги человека, м.
Наибольший потенциал, равный потенциалу заземлителя имеет точка земли, расположенная над заземлителем или в месте замыкания провода на землю. При удалении от нее в любую сторону потенциалы поверхности земли снижаются. Можно считать, что на расстоянии более 20 м от заземлителя зона растекания заканчивается (). Человек, находящийся в зоне растекания, может попасть под напряжение шага . Напряжение шага – это разность потенциалов между двумя точками земли, находящимися одна от другой на расстоянии шага ( м), на которых одновременно стоит человек.
.
Из рисунка 3.14, а видно, что:
1) чем дальше стоит от заземлителя, или упавшего провода человек, тем меньше напряжение шага;
2) чем больше ширина шага, тем больше напряжение шага (если человек упадет, увеличится);
3) чем больше потенциал заземлителя, тем больше напряжение шага.
Человек, стоящий на земле (рисунок 3.14, б) и касающийся находящегося под напряжением заземленного корпуса оборудования, подвергается действию напряжения прикосновения. Напряжение прикосновения – это разность потенциалов между ногой и рукой человека (между двумя точками электрической цепи, которых одновременно касается человек).
.
Из рисунка 3.14, б видно, что потенциал руки человека во всех случаях касания к корпусам 1, 2, 3 равны потенциалу заземлителя, поэтому с удалением от заземлителя напряжение прикосновения увеличивается: Наибольшей опасности человек подвергается в зоне нулевого потенциала. Это явление называется выносом потенциала и заключается в том, что заземленное оборудование расположено слишком далеко от заземлителя.
В качестве коллективного средства защиты от напряжения шага и напряжения прикосновения применяется выравнивание потенциала (рисунок 3.15). Заземляющее устройство выполняется не одиночным заземлителем, а совокупностью горизонтальных и вертикальных металлических электродов, рассредоточенных по всей площади (или контуру) пола рабочей зоны.
Потенциалы внутри контура выравниваются, а за пределами контура – возможны опасные значения и , поэтому желательно заземляемое оборудование расположить внутри контура. Выравнивание потенциалов применяется как дополнительное средство защиты к защитному заземлению и занулению.
3.8.11 Организационно-технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ в электроустановках
Кроме указанных технических способов и средств защиты применяются организационные и технические мероприятия. Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасность в электроустановках, являются: оформление работ нарядом-допуском, распоряжением или перечнем работ в порядке текущей эксплуатации; допуск к работе; надзор во время работы; оформление перерывов в работе, окончания работы, переводов на другое рабочее место.
Техническими мероприятиями, обеспечивающими безопасность работ в электроустановках, являются: производство необходимых отключений и переключений; проверка отсутствия снятого напряжения; вывешивание плакатов; наложение переносного заземления; ограждения места работы и т.д.
4 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
4.1 Основные понятия. Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности
Горением называется процесс окисления (химическая реакция окислителя с веществом), сопровождающийся выделением тепла и пламени.
Пожар – это неконтролируемое горение, наносящее вред жизни и здоровью человека, интересам государства, сопровождающееся огнем, искрами, токсическими продуктами горения, дымом, повышенной температурой.
Взрыв – это мгновенное горение с разложением горючего вещества.
И пожары, и взрывы можно отнести к чрезвычайным ситуациям. Причины пожаров бывают неэлектрического характера (небрежное обращение с огнем, курение в неразрешенном месте и т.д.) и электрического характера (перегрузка проводов, электрическая дуга, искрение и т.д.). Поэтому необходимо обеспечить пожарную безопасность – это состояние защищенности личности, имущества, общества и государства от пожаров. Требования пожарной безопасности – условия социального и (или) технического характера, установленные в целях обеспечения пожарной безопасности законодательством РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ [14]. Система обеспечения пожарной безопасности – совокупность сил и средств, мер правового, организационного, экономического, социального и научно-технического характера, направленных на борьбу с пожарами. На предприятиях разрабатывают специальные технические, организационные, режимные, эксплуатационные мероприятия, устраняющие пожары и взрывы.
К организационным мероприятиям относятся: обучение персонала противопожарным правилам, издание инструкций и приказов.
К техническим мероприятиям относятся: соблюдение противопожарных норм при сооружении зданий, систем отопления, молниезащиты.
К эксплуатационным мероприятиям относятся: правильное содержание территорий и зданий, эксплуатации электроустановок.
К режимным мероприятиям относятся: ограничение или запрещение применения в пожароопасных местах открытого огня и курение.
Пожарная безопасность обеспечивается разработкой и осуществлением систем предотвращения пожаров и пожарной защиты.
4.2 Способы и средства тушения пожаров
Предотвращение горения может быть достигнуто следующими способами: предотвращение доступа окислителя в зону горения или горючего вещества; снижения их поступления до величин, при которых горение невозможно; охлаждением зоны горения ниже температуры самовоспламенения или понижением температуры горящего вещества ниже температуры воспламенения; разбавление горючих веществ негорючими; интенсивным торможением скорости химических реакций в пламени; механическим срывом пламени сильной струей воды или газа.
Основными огнегасительными веществами (средствами тушения пожара) являются вода, пена, инертные и негорючие газы, водяной пар, сухие огнетушащие порошки и т.д. Выбор их зависит от класса пожара.
Оборудованием для тушения пожара являются все виды пожарной техники, охранно-пожарной сигнализации, пожарный инвентарь и др.
Для тушения пожара в электроустановках, находящихся под напряжением, можно использовать углекислотный или порошковый огнетушитель; подручные средства; воду, если электроустановка открыта для обзора ствольщика и применены специальные меры защиты человека от поражения электрическим током.
К средствам охранно-пожарной сигнализации относятся: автоматические пожарные извещатели теплового, светового, дымового, комбинированного (на нагревание и пламя) действия. В извещателях теплового действия срабатывает элемент, чувствительный к нагреванию, в световых – к пламени, дымовых – к дыму. Чувствительным элементом к пожару в дымовом извещатели является ионизационная камера, в световом – счетчик фотонов, в тепловом максимального действия – биметаллическая пластина, в тепловом полупроводниковом – термосопротивление, в тепловом дифференциального действия – термопара.
Системы автоматического пожаротушения бывают спринклерные и дренчерные.
Для контроля за соблюдением пожарной безопасности и пресечения нарушений осуществляется государственная надзорная деятельность должностными лицами органов управления и подразделений Государственной противопожарной службы. Орган, осуществляющий эту деятельность называется Государственным пожарным надзором.
Не забудьте! Для вызова подразделений пожарной охраны в телефонных сетях населенных пунктов России устанавливают единый номер 01.
5 УПРАВЛЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Управление безопасностью жизнедеятельности – это управление охраной окружающей среды и обеспечением необходимых условий труда, управление охраной труда, организация работ в чрезвычайных ситуациях.
5.1 Правовые и нормативно-технические основы
Правовую основу безопасности жизнедеятельности составляют законы и постановления, принятые представительными органами Российской Федерации, и подзаконные акты: указы президентов, постановления правительства Российской Федерации и входящих в нее государственных образований, местными органами власти и специально уполномоченными органами. Среди законодательных актов по охране труда и организации работ в чрезвычайных ситуациях это Трудовой кодекс Российской Федерации (2002 г.), Федеральные законы «Об основах охраны труда в Российской Федерации» (1999 г.), «О пожарной безопасности» (1994 г.), «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» (1994 г.) и др. Среди подзаконных актов – Постановления правительства «О единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайной ситуации» (1995 г.), «Положение о расследовании и учете несчастных случаев на производстве» (2000 г.) и др. [19]. Основным законом государства является Конституция Российской Федерации , а ее гарантом – Президент.
Нормативно-технической основой обеспечения безопасности жизнедеятельности составляет нормативно-техническая документация по охране труда, включающая государственные стандарты (ГОСТ) Российской Федерации, систему стандартов безопасности труда ССБТ, отраслевые стандарты ОСТ ССБТ, санитарные правила СП, гигиенические нормативы ГН, правила безопасности ПБ, инструкции по безопасности ИБ, правила по охране труда отраслевые ПОТО, типовые отраслевые инструкции по охране труда ТОИ [9].
5.2 Управление охраной труда
Управление охраной труда осуществляется в соответствии с Федеральным законом «Об основах охраны труда в Российской Федерации» Министерством труда и социального развития Российской Федерации и его территориальными органами, представители которых наделены широкими полномочиями по контролю за условиями и охраной труда, постановкой продукции на производство (в части соответствия ее требованиям безопасности), по предупредительному надзору за строительством новых объектов и выполнением законодательства по охране труда. Система управления охраной труда на предприятии предусматривает участие в ней всех представителей администрации, начиная от бригадиров и мастеров, кончая главным инженером и работодателем. Каждый в пределах своих должностных обязанностей отвечает за безопасность труда. Ряд подразделений выполняет специальные функции управления охраной труда. Организация и координация работ по охране труда возложена на специальные службы охраны труда. В ведении этих служб охраны труда проводится анализ состояния и причин производственного травматизма и профессиональных заболеваний; внедрение мероприятий по устранению несчастных случаев; организация проверки технического состояния зданий, сооружений на соответствие их требованиям безопасности, аттестация рабочих мест и др. Задачи управления по обеспечению безопасности труда показаны на рисунке 5.1.
5.3 Техническое обучение и аттестация работников по безопасному ведению работ
Согласно ГОСТ 12.0.004-90 [5] перед допуском к работе с машинами и механизмами проводится предварительное обучение всех работников с последующей аттестацией.
Ответственность за организацию своевременного и качественного обучения и проверку знаний в целом по предприятию возлагают на его руководителя, а в подразделениях (цех, участок, лаборатория и др.) – на руководителя подразделения. Своевременность обучения по безопасности труда работников предприятия контролирует служба (отдел, бюро, специалист, инженер) охраны труда или инженерно-технический работник, на которого возложены эти обязанности приказом руководителя предприятия. Обучение безопасности труда при подготовке рабочих, переподготовке, получении второй специальности, повышении квалификации непосредственно на предприятии организуют специалисты отдела подготовки кадров или технического обучения с привлечением необходимых специалистов служб предприятий и других организаций. Производственное обучение безопасным методам и приемам труда проводят на специально создаваемых рабочих местах под руководством высококвалифицированного работника или в порядке исключения – на существующих рабочих местах. Обучение проводится по учебным программам, составленным на основе типовых, согласованными с отраслевыми профсоюзными органами, а при необходимости – с соответствующими органами государственного надзора. Обучение безопасности труда при подготовке рабочих по профессиям, к которым предъявляются повышенные требования безопасности труда, завершаются экзаменом. При получении неудовлетворительной оценки повторную проверку знаний назначают не позднее одного месяца. До повторной проверки рабочий к самостоятельной работе не допускается. К обучению безопасности труда относят и проводимые инструктажи: вводный, первичный на рабочем месте, повторный, внеплановый, целевой.
Вводный инструктаж проводят со всеми вновь принимаемыми на работу независимо от их стажа и образования, с временными работниками, командированными, практикантами, перед первым циклом выполнения лабораторных работ.
Первичный инструктаж на рабочем месте проводят до начала производственной деятельности со вновь принятыми на предприятие, переводимыми из одного подразделения в другое, выполняющими новую работу, практикантами, строителями, выполняющими работы на территории предприятия.
Повторный инструктаж проходят все рабочие, независимо от стажа и квалификации, характера работы не реже одного раза в полугодие (год – в зависимости от требований безопасности труда).
Внеплановый инструктаж проводят при введении в действие новых или переработанных инструкций и правил, модификации оборудования, при нарушениях работниками требований безопасности, при перерывах в работе, по требованию органов надзора.
Целевой инструктаж – проводят при выполнении разовых работ, не связанных с прямыми обязанностями по специальности, ликвидации последствий чрезвычайной ситуации, при выполнении работ, на которые оформляется наряд-допуск.
Вводный инструктаж проводит специалист по охране труда или лицо, на которое приказом по предприятию возложены эти обязанности. Продолжительность инструктажа определяется в соответствии с утвержденной программой. Обязательно делается запись в журнале регистрации с подписями инструктируемого и инструктирующего, а также в документе о приеме на работу.
Все остальные инструктажи проводит непосредственный руководитель работ, с регистрацией в соответствующих документах. Инструктаж на рабочем месте завершается проверкой знаний устным опросом или с помощью технических средств обучения, с обязательной проверкой приобретенных навыков работы. Знания проверяет работник, проводивший инструктаж. При получении неудовлетворительной оценки работнику необходимо вновь пройти инструктаж. До этого он к самостоятельной работе не допускается.
Специалисты (инженерно-технические работники) также обучаются безопасности труда и проходят проверку знаний. Вновь поступивший на работу руководитель и инженерно-технический работник не позднее одного месяца со дня вступления в должность должны пройти проверку знаний охраны труда.
Руководители и инженерно-технические работники, связанные с организацией и утверждением работы непосредственно на производственных участках или осуществляющие контроль и технический надзор, подвергаются периодической проверке знаний по безопасности жизнедеятельности не реже одного раза в три года. Внеочередную проверку знаний у руководителей и инженерно-технических работников проводят при вводе в действие новых или переработанных нормативных документов по охране труда, при вводе в эксплуатацию нового оборудования и технологий, по требованию органов надзора и т.п., т.е. по мере необходимости.
5.4 Основные направления государственной политики в области охраны труда
Основными направлениями государственной политики в области охраны труда являются:
5.5 Требования охраны труда. Организация охраны труда
Требования охраны труда:
В целях обеспечения требований по охране труда, осуществление контроля за их выполнением в каждой организации, осуществляющей производственную деятельность, с численностью более 100 работников создается служба охраны труда или вводится должность специалиста по охране труда, имеющего соответствующую подготовку или опыт работы в этой области. Если численность работников менее 100 человек работодатель при отсутствии службы охраны труда принимает решение о возложении обязанностей специалиста охраны труда на одного из специалистов с его согласия после соответствующего обучения или заключении договора со сторонними службами безопасности, оказывающими услуги в области охраны труда. В организациях с численностью более 10 человек работодателем создаются комиссии (комитеты) по охране труда, в которые на паритетной основе вводятся представители работодателя и профсоюза или иного уполномоченного работниками представительного органа. За соблюдением требований охраны труда осуществляется административный (ведомственный), общественный (профсоюзный) контроль и государственный надзор.
Государственный контроль и надзор осуществляется федеральной инспекцией труда при Министерстве труда и социального развития Российской Федерации и федеральными органами исполнительной власти (в пределах своих полномочий).
Федеральная инспекция труда контролирует выполнение законодательства, всех норм и правил по охране труда.
Государственный санитарно-эпидемиологический надзор, осуществляемый органами Министерства здравоохранения Российской Федерации, проверяет выполнение предприятиями санитарно-гигиенических и санитарно-противоэпидемиологических норм и правил.
Государственный энергетический надзор при Министерстве топлива и энергетики Российской Федерации контролирует правильность устройства и эксплуатации электроустановок.
Государственный пожарный надзор контролирует выполнение требований пожарной безопасности при проектировании и эксплуатации зданий и помещений.
Другими надзирающими органами являются: федеральный горный и промышленный надзор, федеральный надзор Российской Федерации по ядерной и радиационной безопасности, государственная инспекция безопасности дорожного движения, органы юстиции и т.д.
Государственные инспектора труда при исполнении своих обязанностей имеют право: беспрепятственно в любое время суток при наличии удостоверения инспектировать любые организации; запрашивать и безвозмездно получать от руководителей документы, информацию, объяснения, необходимые для выполнения надзорных функций; расследовать несчастные случаи на производстве; приостанавливать работу подразделений, предприятий, отдельных лиц при выявлении нарушения требований охраны труда; привлекать к административной ответственности виновных лиц и др. Общественный контроль за соблюдением прав и законных интересов работников в области охраны труда осуществляется профсоюзами и иными уполномоченными работниками представительными органами. Профсоюзы имеют право: осуществлять контроль за соблюдением работодателем законодательства об охране труда; принимать участие в расследовании несчастного случая на производстве; проводить независимую экспертизу условий труда и др. Ведомственный (административный) контроль осуществляется специальными службами охраны труда Министерств, ведомств, управлений и т.п. по подчинению им предприятиям (подразделениям внутри предприятия).
Оперативный контроль осуществляется администрацией на всех уровнях ежедневно в масштабах руководимых ею подразделений, групп, бригад. Особая роль принадлежит мастерам и бригадирам, осуществляющим перед началом работы проверку соответствия требованиям безопасности оборудования, приспособлений, организации рабочего места, контроля за безопасностью в процессе работы. Вся полнота ответственности за обеспечение безопасности при этом возложена на руководителей в порядке подчиненности ниже стоящих перед вышестоящими. Контроль состояния и условий труда осуществляется и службой охраны труда предприятия, и службами охраны труда ведомств. На предприятии реализуется в нескольких формах: в виде целевых поверок по определенному признаку (например, контроль защиты от поражения электрическим током) или комплексных, проводимых в одном цехе. Объектом такой проверки является производственное оборудование, которое проверяется на комплекс требований безопасности, установленных стандартами системы стандартов безопасности труда.
5.6 Ответственность за нарушение законов о труде и правил по безопасности труда
В соответствии с [3] виновные в нарушении законодательства о труде и правил по безопасности труда, в невыполнении обязательств по безопасности труда несут ответственность:
5.7 Расследование и учет несчастных случаев на производстве
Одной из основ принятия управленческих решений является анализ причин производственного травматизма (рисунок 5.2). Травмы на производстве следует отличать от других травм (бытовых, непроизводственных трудовых увечий). Порядок их расследования, оформления, назначения и выплаты пособий по временной нетрудоспособности различен. При несчастном случае на производстве компенсация потери трудоспособности по временной нетрудоспособности осуществляется с первого дня в полном объеме.
В соответствии с [7] расследованию и учету подлежат несчасные случаи (травма, в том числе полученная в результате нанесения телесных повреждений другим лицом, острое отравление, тепловой удар, ожог, обморожение, утопление, поражение электрическим током, молнией, ионизирующим излучением, укусы насекомых и пресмыкающихся, телесные повреждения, нанесенные животными, повреждения, полученные в результате взрывов, аварий, стихийных бедствий и других чрезвычайных ситуаций), повлекшие за собой необходимость перевода работника на другую работу, временную или стойкую утрату им трудоспособности, либо его смерть и происшедшие при выполнении работниками трудовых обязанностей в течение всего рабочего дня, включая обеденные и другие перерывы, перед началом и после окончания работы, при работах в праздничные дни и выполнении сверхурочных работ на или вне территории предприятия, а также при следовании к месту работ или с работы на транспорте предприятия, личном автотранспорте при соответствующем договоре или распоряжении работодателя о его использовании в производственных целях, при следовании в качестве сменщика во время межсменного отдыха; при привлечении работника к ликвидации последствий чрезвычайной ситуации; при осуществлении не входящих в трудовые обязанности работника действия, но совершаемые в интересах работодателя или направленные на предотвращение аварии или несчастного случая и др.
Расследованию и учету несчастных случаев подлежат случаи, происшедшие на производстве с лицами, выполняющими работу по трудовому договору; выполняющими работу по гражданско-правовому договору; студентами, проходящими практику в организациях; привлекаемыми к труду администрацией организации осужденными к лишению свободы; участвующими в производственной деятельности организации и частного предпринимателя.
При каждом несчастном случае на производстве пострадавший или очевидец несчастного случая извещает об этом непосредственного руководителя работ. Непосредственный руководитель работ, установивший факт несчастного случая или получивший о нем информацию, обязан: немедленно оказать пострадавшему первую помощь, а при необходимости доставить в учреждение здравоохранения; сообщить работодателю (руководителю) или уполномоченному им лицу о происшедшем несчастном случае; принять неотложные меры по предотвращению развития аварийной ситуации и воздействия травмирующих факторов на других лиц; сохранить до начала расследования обстановку, какой она была на момент происшествия несчастного случая (если это не угрожает жизни и здоровью людей и не приведет к аварии). Работодатель при несчастном случае обязан: определить к какой категории относится несчастный случай (с одним пострадавшим, группой или со смертельным исходом); установить к какой категории лиц относятся пострадавшие; определить, чья комиссия и в каком составе должна расследовать несчастный случай; сформировать комиссию по расследованию несчастного случая и утвердить ее приказом, если она должна быть образована в организации, где произошел несчастный случай; направить сообщение о несчастном случае в установленные Положением организации и сроки (например, при групповом, тяжелом или со смертельным исходом необходимо сообщить в государственную инспекцию труда, прокуратуру, орган исполнительной власти и др. в течение 24 часов); обеспечить за счет средств организации условия для расследования несчастного случая по требованию комиссии и др.
Минимальный состав сформированной комиссии должен быть не менее 3 человек. В ее состав при расследовании обычного (не группового, со смертельным исходом или тяжелого несчастного случая) несчастного случая обязательно включаются: работодатель или его представитель; специалист по охране труда; представитель профсоюзного комитета или уполномоченного по охране труда. При тяжелых и групповых несчастных случаев состав комиссии не ограничен (например, при крупных авариях если количество пострадавших более 15 человек, то создается правительственная комиссия). В состав комиссии непосредственный руководитель работ не включается! Расследование обстоятельств и причин несчастного случая на производстве, который является обычным (потеря работоспособности более одного дня, но менее шестидесяти или перевод на другое место работы) производится комиссией в течение 3 суток. Расследование группового, тяжелого или со смертельным исходом несчастного случая производится в течение 15 дней.. Расследование обстоятельств и причин несчастного случая на производстве, который не привел к потере работоспособности сразу или о котором своевременно не сообщено работодателю, производится комиссией в течение 1 месяца со дня поступления заявления пострадавшего или его доверенного лица.
Каждый работник имеет право на личное участие в расследовании происшедшего с ним несчастного случая на производстве. По результатам расследования несчастного случая на производстве в обязательном порядке на каждого из пострадавших составляется акт по форме Н-1 в 2 экземплярах на русском языке, либо на русском языке и государственном языке субъекта Российской Федерации. Если пострадавший застрахован на производстве, то составляется дополнительный экземпляр акта. Копии актов направляются согласно Положения в установленные организации. По результатам специального расследования группового, тяжелого или со смертельным исходом несчастного случая на производстве дополнительно составляется акт о расследовании по установленной форме. Акт по форме Н-1 хранится в течение 45 лет по основному (кроме совместительства) месту работы (службы, учебы) пострадавшего на момент несчастного случая на производстве. Утвержденный акт работодателем (1 экз) в течение 3 дней должен быть передан пострадавшему или его доверенному лицу. Несчастные случаи, происшедшие с работниками, направленными сторонними организациями, в том числе студентами и учащимися, проходящими производственную практику, расследуются с участием представителя направившей их организации в той организации, где произошел несчастный случай, а учитываются в направившей организации.
Материалами расследования должны четко установлены обстоятельства и причины несчастного случая (рисунок 5.2), вина пострадавшего или других лиц, определены меры по устранению причин несчастного случая. Результаты расследования рассматриваются совместно с профсоюзами для профилактики несчастных случаев.
Количественная оценка производственного травматизма основана на статистических показателях: коэффициентах частоты и тяжести несчастных случаев. Анализ показывает, что наибольший процент несчастных случаев дает персонал!
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Составители:
доцент, к.х.н. Лоскутников
ст.преп. Богданова И.В.
Безопаcность жизнедеятельности. Краткий курс лекций для студентов факультета заочного обучения всех специальностей / ДГТУ. Ростов-на-Дону. 2006. 33 с.
Печатается по решению методической комиссии гуманитарного факультета.
Научный редактор Ю.И.Булыгин, д.т.н., профессор
Рецензент – Б.Ч. Месхи, д.т.н.,
© Издательский центр ДГТУ,
2006