Лекции по дисциплине безопасность жизнедеятельности и экология

Дисциплина: Безопасность жизнедеятельности и экология
Автор: Артем Потехин
Прислал: Сергей Поляков (kosh_s@mail.ru)
Название работы: Лекции по дисциплине безопасность жизнедеятельности и экология,
оформленные в виде шпаргалок. Можно использовать для подготовки
к экзамену/зачету или на экзамене/зачете
Лекции/шпаргалки
Использовались в 2000 году в Тверском Государственном Техническом Университете
на кафедре безопасности жизнедеятельности и экологии на экзамене у
профессора Бережного А.С.

ВОПРОС № 1

Дисциплина БЖД, цель, задача и ее содержание. Данная дисцип­лина представляет область знаний, в которой изучаются опасности (негативные воздействия), угрожающие человеку, закономерности их проявления и способы защиты от них. Как видим, она посвящена решению задач сохранения здоровья и жизни человека в среде его обитания. Ни одна из изучаемых студентами учебных дисциплин не решает эти вопросы.

Дисциплина "БЖД" интегрирует области знаний по охране труда (ОТ), охране окружающей среды (ООС) и гражданской обороне (ГО). Объединяющим ее началом стали: воздействие на человека одинако­вых по физике опасных и вредных факторов среды его обитания, об­щие закономерности реакций на них у человека и единая научная методология, а именно, количественная оценка риска несчастных случаев, профессиональных заболеваний, экологических бедствий и т.д. БЖД базируется на достижениях и таких наук, как психология, эргономика, социология, физиология, философия, право, гигиена, теория надежности, акустика и многие другие. В итоге эта дисциплина рассматривает вопросы по БЖД со всех точек зрения, т.е. комплексно решает исследуемый вопрос. Поэтому дисциплина "БЖД" использует знания, полученные студентами при изучении гумани­тарных, социально-экономических, математических и естественно­научных дисциплин, а также общепрофессиональных и специальных дисциплин данного направления, ее изучение является завершающим этапом формирования технического специалиста (бакалавра, инжене­ра и магистра) в вузе по избранному направлению, поэтому она от­носится к обязательным общбпрофесоиональным дисциплинам.

Цель дисциплины - вооружить будущих специалистов теоретическими знаниями и практическими навыками, необходимыми для: 1) создания оптимального (нормативного) состояния среды обитания в зонах трудовой деятельности и отдыха человека; 2) идентификации (распознание и количественная оценка) опасных и вредных факторов среды обитания естественного и антропогенного происхождения; 3) разработки и реализации мер защиты человека и среды обитания от негативных воздействий (опасностей); 4) проектирования и экс­плуатации техники, технологических процессов и объектов народного хозяйства (ОНХ) в соответствии с требованиями по безопасности и экологичности; 5) обеспечения устойчивости функционирования ОНХ и ТС в штатных и чрезвычайных ситуациях; 6) прогнозирования раз­вития и оценка последствий ЧС; 7)принятия решений по защите про­изводственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий и применения современных средств поражения, а также принятия мер по ликвидации их послед­ствий. Эта цель реализуется решением следующих задач изучения дисциплины.

Во-первых, студент должен иметь представление: 1) о взаимо­действии человека со средой обитания; 2) о методах качественного и количественного анализа особо опасных, опасных и вредных фак­торов; 3) о научных и организационных основах ликвидации послед­ствий аварий, катастроф и стихийных явлений.

Во-вторых, он должен знать: 1) правовые, нормативно-техничес­кие и организационные основы обеспечения БЖД при нормальном функ­ционировании ОНХ в условиях ЧС; 2) принципы, методы и средства обеспечения БЖД на рабочих местах (РМ), участках и в цехах пред­приятий, АО и фирм при нормальном и аварийном их функционирования.

В-третьих, студент должен уметь: 1) идентифицировать, измерять с помощью современных методик и приборов и оценивать опасные и вредные факторы среды обитания; 2) оценивать степень опасности (пожаровзрывной, электрической, экологической и др.) применяемых ТС и технологических процессов по избранному направлению профдеятельности; 3) разрабатывать организационные мероприятия и рас­считывать (в том числе с применение ПЭВМ) важнейшие коллективные средства защиты для обеспечения БЖД работающих на ОНХ своего на­правления деятельности; 4) расследовать несчастные случаи на производстве и оформлять соответствующие документы.

В четвертых, он должен иметь навыки: 1) анализа и оценки безо­пасности (пожаровзрывной, электрической, радиационной, экологи­ческой и др.) в условиях производственной деятельности и ЧС на ОНХ избранного направления; 2) принятия основных мер и средств по обеспечению БЖД работающих в этих условиях; 3) обеспечения личной безопасности в среде обитания.

Студенты осваивают эти задачи на лекционных, практических и лабораторных занятиях, а также при выполнении курсовой работы и в ходе самостоятельной работы над отдельными вопросами.

Этапами формирования дисциплины "БЖД", а следовательно этапа­ми решения оптимального взаимодействия человека со средой обита­ния являются: 1) техника безопасности (ТБ) - это идентификация и защита человека от опасных производственных Факторов; 2) ОТ - это идентификация и защита человека от опасных и вредных производ­ственных Факторов; 3) ООС (промышленная экология) - это иденти­фикация негативных воздействий производств и ТС на биосферу, разработка и применение средств для снижения этого воздействия до допустимых значений и развитие основ мало- и безотходных тех­нологий и производств; 4) ГО - это идентификация негативных воз­действий от оружия массового поражения я других современных средств нападения противника защита населения и ОНХ от них, проведение спасательных и неотложных аварийно-восстановительных работ в очагах поражения и зонах ЧС мирного времени; 5) защита в ЧС - это идентификация негативных воздействий стихийных явле­ний и антропогенных аварий и катастроф, разработка и использование средств для защиты людей, ОНХ и ликвидации последствий нега­тивного воздействия. Как видим, это достаточно длительный и слож­ный процесс как формирования дисциплины "БЖД", так и решения оптимального взаимодействия человека со средой обитания. Сейчас дисциплина "БЖД" включает в себя достижения по ОТ, ООС и ГО (за­щита в ЧС) и рассматривает социальные, медико-биологические, экологические, технические, правовые и международные аспекты БЖД.

Научное содержание дисциплины - это теоретические основы БЖД в системе «человек-среда обитания-машина-ЧС», которые даны ниже.

В дисциплине БЖД рассматриваются как общие вопросы безопас­ности, ООС и ГО, так и вопросы, имеющие непосредственное отношение к избранному студентом направлению своей деятельности. Дисциплина "БЖД" освещает современные этапы обеспечения ком­фортного и безопасного взаимодействия человека со средой обита­ния. Такими этапами являются идентификация опасностей и определе­ние принципов, приемлемых методов и средств обеспечения БЖД. Они должны реализовываться на всех стадиях деятельности человека, а именно: научный замысел, НИР, ОКР, проект, реализация проекта, испытания, транспортирование, эксплуатация, модернизация м рекон­струкция, консервация и ликвидация, захоронение.

ВОПРОС № 2

Основные термины и определения в дисциплине "БЖД". К ним отно­сятся следующие термины и определения. Опасность (негативное воз­действие или негативный фактор) - это негативное свойство системы "человек-среда обитания-машина-ЧС", способное причинять ущерб здоровью) человека, ОНХ и ПС и обусловленное энергетическим состо­янием среды, действиями человека, машины и ЧС.

Опасный фактор (по ГОСТ 12.0.002-80) - негативный фактор, воздей­ствие которого на человека приводят к травме (нарушение целост­ности ткани) или другому внезапному резкому ухудшению здоровья (например, отравлению).

Вредный фактор (по ГОСТ 12.0.002-80) - негативный фактор, воздей­ствие которого на человека приводят к заболеванию или снижению работоспособности.

Авария - это повреждение, выход из строя какого-либо механизма, машины, транспортного средства и т.п. во время работы, движения.

Катастрофа - это событие с несчастными, трагическими последстви­ями (травмирование или гибель пяти и более человек, пропажа без вести людей).

Загорание ( по ГОСТ 12.1.033-81^х) - это неконтролируемое горение вне специального очага, без нанесения ущерба; пожар - это заго­рание, но с материальным ущербом.

Взрыв (по ГОСТ 12.1.010-76*) - это быстрое экзотермическое хими­ческое превращение взрывоопасной среды, сопровождающееся выделе­нием энергии и образованием сжатых газов, способных проводить работу.

ЧС - это обстановка на определенной территорий, сложившаяся в ре­зультате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихий­ного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или ПС, значи­тельные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности. Техносфера - это регион биосферы, в прошлом преобразованный людьми с помощью прямого дли косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия людским, социально-эконо­мическим потребностям.

Технические системы (ТС) - это производственное оборудование, ме­ханизмы, машины, аппаратура управления определенной степени слож­ности, с которыми взаимодействует человек в процессе трудовой деятельности.

Рабочая зона - это пространство высотой 2 м над уровнем земли, пола или площадка, на которой расположено рабочее место (РМ) - зона постоянной или временной деятельности человека.

Риск - это вероятность реализации опасности в зоне пребывания че­ловека.

Безопасность труда (БТ) - это состояние условий труда (УТ), при котором исключено воздействие на работающих вредных и опасных факторов (по ГОСТ 12.0.002-80).

УТ (по ГОСТ 19605-74) - это совокупность факторов производствен­ной среды, оказывающих влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда.

Средство защиты (по ГОСТ 12.0.002-80) - это средство, применение которого предотвращает или уменьшает воздействие на одного или более работающих опасных и (или) вредных факторов. По ГОСТ 12.4.011-87 все средства защиты (СЗ) делят на средства коллектив­ной (одновременная защита двух и более работающих) и индивидуаль­ной защиты (сокращенно ОКЗ и СИЗ).

Другие термины и определения по дисциплине "БЖД" приведены в со­ответствующих разделах и подразделах данного пособия.

ВОПРОС № 3

Теоретические основы БЖД. В основу теории БЖД положена аксио­ма, что любое взаимодействие человека со средой обитания потенци­ально опасно. Ее справедливость можно проследить на всех этапах развития системы "человек-среда обитания". Так, на ранних стади­ях своего развития (система "человек-ПС"), когда отсутствовали технические средства, человек испытывал значительные воздействия опасных и вредных факторов естественного происхождения (например, повышенная и пониженная температура воздуха, атмосферные осадки, грозовые разряды, контакты с дикими животными и т.п.). Сейчас, (система "человек-техносфера") к естественный прибавились много­численные факторы антропогенного происхождения (например, шум, повышенная концентрация токсичных веществ в воздухе, водоемах и почве, ионизирующие излучения, электромагнитное поле и др.). Эта аксиома также предопределяет, что все действия человека и все компоненты среды обитания (прежде всего ТС и технологии) кроме позитивных свойств и результатов обладают способностью генериро­вать опасные и вредные факторы. При этом любое позитивное дейст­вие неизбежно сопровождается возникновением новой потенциальной опасности или даже группы опасностей (например, при применении электрической, атомной или лазерной энергий; автомобилей, тепло­возов или самолетов).

В результате взаимодействия человека со средой обитания на­блюдаются: 1) рост числа травмируемых и погибших, как на произ­водстве, так и в быту; 2) сокращение продолжительности жизни, особенно среди мужчин; 3) возрастание материального ущерба, как на производства, так и в быту и (или) ПС.

Хозяйственная деятельность человека также связана с получени­ем огромных отходов (в Россия и развивающихся странах из 40 кг сырья только 10 кг превращаются в полезную продукцию), которые загрязняют атмосферу, гидросферу и литосферу, что, конечно, нару­шает устойчивое развитие как природных, так и искусственных эко­систем. Кроме того, человек взаимодействует со средой обитания посредством той или иной машины, которая может иметь свои какие-то опасные и вредные факторы. Последние при определенных услови­ях могут воздействовать как на человека, так и среду его обитания. А неконтролируемый выход энергии, ошибочные и несанкционированные действия человека и различные стихийные явления в природе могут стать причиной возникновения и развитая ЧС как антропогенного, так и природного характера. Эти ситуации характе­ризуются своими опасными и вредными факторами, которые сильно воздействуют как на человека, так и на ОНХ и ПС. Они являются первичными негативными факторами, которые, как правило, вызыва­ют возникновение вторичных и третичных факторов на ОНХ и приле­гающей местности. Последние имеют значительный энергетический уровень и более мощно действуют на человека и среду его обитания.

Таким образом, в процессе взаимодействия человека со средой обитания налицо сложная многоуровневая система "человек-среда обитания-машина-ЧС", каждый уровень которой несет свои опасные и вредные Факторы соответствующего энергетического уровня. Об этом должен помнить будущий специалист и обеспечивать оптималь­ное взаимодействие человека со средой обитания.

ОПРОС № 4

Обеспечение БЖД - это сложный процесс. Он состоит из решения как научных, так и практических (инженерно-технических) задач. Первые сводятся к теоретическому анализу и разработке методов идентификации опасных и вредных факторов, генерируемых элемента­ми системы "человек-среда обитания-машина-ЧС"; комплексной оценке многофакторного влияния их на работоспособность и здоровье человека; оптимизации условий деятельности и отдыха; реализации новых методов защиты; моделированию опасных и чрезвычайных ситуаций и т.д. Практические задачи БЖД - это выбор принципов я методов за­щиты, разработка и рациональное использование СЗ человека и ПС от негативных воздействий этих факторов, а также средств, обеспе­чивающих комфортное состояние среды жизнедеятельности.

В начале обеспечения БЖД выделяются элементарные составляющие (идея, мысль, основные положения), именуемые принципами. С их помощью определяется уровень знаний об опасностях системы "чело­век-среда обитания-машина-ЧС" и, следовательно, формируются тре­бования к проведению защитных мероприятий и методы их расчета. Они позволяют находить оптимальные решения защиты от опасностей на основе сравнительного анализа конкурирующих вариантов.

Принципов обеспечения БЖД много, так как они определяются спецификой производства, особенностями технологических процессов, разнообразием оборудования и т.д. По признаку их реализации они делятся на ориентирующие, технические, управленческие и организа­ционные.

Ориентирующие принципы определяют основополагающие идеи для поиска безопасных решений. Они служат методической и информаци­онной базой БЖД. К ним относятся принципы активности оператора, гуманизации деятельности, замены оператора, классификации, ликвидации или снижения опасности, системности и т.д.

Технические принципы направлены на предотвращение действия опасных и вредных факторов и основаны на использовании физических законов. К ним относят принципы блокировки, вакуумирования, гер­метизации, защиты расстоянием, компрессий, прочности, слабого звена, флегматизации, снижения потенциала земли или напряжения прикосновения и т.д.

Управленческие принципы позволяют определять взаимосвязь и от­ношения между отдельными стадиями, этапами процесса обеспечения БЖД. К ним относят принципы контроля, адекватности, обратной свя­зи, ответственности, плановости, стимулирования, управления, эф­фективности, однозначности и т.д.

Организационные принципы реализуют положения НОТ. К ним отно­сят принципы несовместимости, эргономичности, подбора кадров, последовательности, резервирования, нормирования, компенсации, информации, защиты времени, рациональной организаций труда на РМ и т.д.

По сфере реализации все принципы обеспечения БЖД подразделяют на группы: общественно-методологические, медико-биологические и инженерно-технические.

Общественно-методологические принципы применяют во всех сфе­рах деятельности. К ним относят принципы системности, информации, классификации, организации, планирования, контроля, анализа, уп­равления, эффективности, обучения и т.д.

К медико-биологическим принципам относят принципы нормирования вредных веществ, санитарного зонирования, медицинского профилак­тического предупреждения, компенсации и т.д.

Самые многочисленные принципы инженерно-технические: экрани­рования, прочности, слабого звена, недоступности, блокировки, резервирования, дублирования, вакуумирования, ограничения, несов­местимости и т.д.

Принципы обеспечения БЖД следует рассматривать во взаимосвязи, т.е. как элементы, дополняющие друг друга. Детально они рассмат­риваются ниже, в ходе изложения вопросов обеспечения БЖД.

Метод - это способ достижения цели, которой является обеспе­чение безопасности. Применяемые методы в БЖД основаны на выше­указанных принципах. Они осуществляют конструктивное и техни­ческое воплощение принципов в реальной действительности. Сейчас обеспечение безопасности достигается тремя основными методами:

А - метод, использующий пространственное и (или) временное разделение гомосферы ¹и ноксосферы. Это достигается при механиза­ции и автоматизации производственных процессов, дистанционном управлении оборудованием, использовании манипуляторов и роботов различных поколений;

Б - метод, направленный на нормализации ноксосферы путем исклю­чения опасностей и на приведение характеристик ноксосферы в соот­ветствие с характеристиками человека. Это совокупность мероприя­тия, защищающих человека от шума, вибраций, газа, пыли, опаснос­ти травмирования и т.д. с помощью СКЗ;

В - метод, направленный на адаптацию человека к соответствующей среде и повышению его защищенности (например, с помощью СИ3). Он реализуется путемпрофотбора, обучения, инструктирования, психо­логического воздействия и т.д.

Как правило, в процессе проектирования техники и технологии стремятся применять первые два метода, Если же они не обеспечи­вают требуемого уровня безопасности, то применяют В-метод, ис­пользующий различные СИЗ. В реальных условиях используют назван­ные методы в том или ином сочетании (Г-метод).

Для реализации этих методов чаще всего используют различные СКЗ и СИ3. При этом СКЗ классифицируют на основании защиты от тех или иных опасных и вредных факторов (например, СЗ от шума, вибрации, электростатических зарядов и т.д.), а СИЗ - от защищаемых органов или групп органов (например, С3 органов дыхания, рук, головы, лица, глаз, слуха и т.д.).

По техническому исполнению СКЗ разделены на следующие группы: ограждения, блокировочные, тормозные и предохранительные устрой­ства, световая и звуковая сигнализация, приборы безопасности, цвета сигнальные, знаки безопасности, устройства автоматического контроля, дистанционного управления, защитного заземления, зануления, вентиляция, отопление, кондиционирование, освещение и др.

К СИЗ относят гидроизолирующие костюмы и скафандры, противо­газы, респираторы, различные виды специальной одежды и обуви, рукавицы, перчатки, каски, шлемы, шапки, противошумные шлемы, на­ушники, вкладыши, защитные очки и др.

Все С3 должны соответствовать требованиям эстетики и эргономи­ки, в частности, обеспечивать нормальные условия для деятельности человека. При применении СИЗ следует учитывать техническое норми­рование, так как многие из них создают определенные неудобства и ведут к снижению работоспособности человека. Отсутствие учета этого требования часто является причиной отказа от применения СИЗ, что снижает уровень безопасности и повышает уровень риска для человека.

Современными методами обеспечения БЖД являются: 1) создание оптимальных (нормативных) условий в зонах жизнедеятельности чело­века; 2) идентификация опасных и вредных факторов в этих зонах и снижение их до нормативно допустимых уровней; 3) прогнозирование зон повышенного риска и использование защитных мер и специальных служб и формирований для локализации и ликвидации негативных воз­действий на объектах с повышенным техногенным риском и для защиты от естественных негативных воздействий; 4) подготовка кадров по вопросам БЖД.

Гомосфера - это пространство, где находится человек в процессе рассматриваемой деятельности; ноксосфера - это пространство, в котором постоянно существуют или периодически возникают опасности

ВОПРОС № 5

Основы физиологии и гигиены труда. Физиология труда изучает особенности функционирования в процессе профессионального труда, что необходимо для оценки и нормирования рабочей нагруз­ки, рационализации режимов труда и отдыха (РТО) и т.д. Гигиена труда изучает влияние производственной среды на трудовые процес­сы в целях оздоровления труда и профилактики профзаболеваний.

С точки зрения физиологии труда, в основе любого вида деятель­ности лежит формирование функциональной системы, т.е. системы различно локализованных структур и процессов, организуемых цен­тральной нервной системой для получения результата, обеспечива­ющего достижение поставленной цели деятельности. Функциональные системы, складываясь в процессе обучения, тренировки и профес­сионального труда, являются физиологической основой трудовых навыков.

Оценка и нормирование рабочей нагрузки и условий труда (УТ) проводятся применительно к различным формам трудовой деятельнос­ти. Самые общие формы - физический и умственный труд в своей основе имеют четкое преобладание физического или умственного компонента работы. Более детальная классификация включает сле­дующие 5 форм [5]: 1) формы труда, требующие значительной мы­шечной активности и высоких (17...25 МДж или 4000...6000 и выше ккал в сутки) энергозатрат (ЭЗ); 2) групповые и конвейерные фор­мы труда с однообразными операциями в заданных темпе и ритме (монотонный труд); 3) механизированный труд с Э3 12.5...17 МДж или 3000...4000 ккал в сутки; 4) автоматизированный труд; 5) формы труда со значительными ограничениями двигательной ак­тивности (гипокинезией) и ЭЗ 10…11,7 МДж или 2000...2400 ккал в сутки.

Уровень физической нагрузки определяет тяжесть труда, нервно-психической - его напряженность. Особые формы нагрузок создаются воздействием вредных и опасных факторов на РМ (вредность и опас­ность труда). В сумме тяжесть, напряженность, вредность и опас­ность труда определяют психофизиологическую цену деятельности, затраты организма. Нормирование рабочей нагрузки заключается в установлении нормативов для факторов, отделяющих тяжесть, на­пряженность, вредность и опасность труда. СН 4088-86 и ГОСТ 12.1.005-88 выделяют следующие категорий тяжести труда по ЭЗ:

I - легкие физические работы, выполняемые сидя и не требую­щие напряжения с ЭЭ до 139 Вт или 125 ккал/ч (категория Iа) и легкие физические работы с некоторым физическим напряжением при ЭЗ 140.. 174 Вт или 125...150 ккал/ч (категория Iб);

II - физические работы средней тяжести с ЭЗ 175...290 Вт (150...250 ккал/ч), которые подразделяются на IIа (175...232 Вт-работы связанные с ходьбой, перемещением изделий весом до 1 кг или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения) и II6 (233...290 Вт - работы, выполняе­мые стоя, связанные с ходьбой, переноской тяжестей до 10 кг и сопровождаемые умеренным физическим напряжением);

III - тяжелые физические работы с ЭЗ более 290 Вт (свыше 250 ккал/ч) в процессе систематического физического напряжения - при постоянных передвижениях и переноске тяжестей более 10 кг.

Тяжесть труда также оценивается по объему выполняемой физи­ческой работы, весу перемещаемых грузов, физиологическим - пока­зателям. Так, уровень физического труда оценивают величиной удер­живаемого груза, динамической нагрузкой, максимальной разовой массой переносимых за смену грузов, величиной сменного грузообо­рота и т.д.

По особенностям работы опорно-двигательного аппарата выделяют статическую (удержание орудий и предметов труда) и динамическую (перемещение груза) работы. Различаются общая мышечная работа, выполняемая более чем 2/3 мышц; региональная - с участием 1/3...2/3 мышц и локальная - с участием менее 1/3 мышц.

Физиологическими методами оценки тяжести труда помимо прямо­го определения уровня обмена в специальных камерах (прямой кало­риметрии) являются измерение потребления О₂ в процессе труда, расчет энергетического обмена по полному пищевому балансу и т.д.

ЭЗ в процессе труда зависят не только от уровня рабочей фи­зической нагрузки, но и от особенностей рабочей позы, возраста работника, воздействия неблагоприятных температурных условий и т.д.

Напряженность труда оценивается по величине нервно-психической нагрузки (числу объектов наблюдения, темпу и частоте движе­ний и т.д.) и по реакциям организма на нагрузку (например, по частоте пульса и его вариативности). По мнению специалистов США, последний показатель является наиболее достоверной мерой нервно-психической нагрузки и умственных усилий,

Количественная оценка тяжести и напряженности труда применя­ется при установлении доплат при работе в условиях, не отвечаю­щих нормативным (типовое положение № 337/22-78 от З.10.86г.). Она проводится в соответствии с классификацией, утвержденной Минздравом 12.08.86г. за № 4137-86, в которой УТ делятся на три класса: 1-й - оптимальные (односменная работа в оптимальном мик­роклимате и при отсутствии опасных и вредных факторов); 2-й - допустимые (при допустимых значениях параметров микроклимата и концентрациях вредных факторов ниже ПДК и ПДУ); 3-й - вредные и опасные (при превышении ПДУ и ПДК вредных факторов и физических перегрузках). Оценка проводится в баллах. При тяжелых и вредных УТ (2...6 баллов) доплаты составляют 4...12 %, при особо тяжелых и вредных УТ (6,1..10 и более баллов) доплаты увеличиваются до 13...24 %.

В 1994г. Госкомсанэпиднадзором РФ введены "Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса" (руководство Р 2.2.013-94). В нем помимо оптимальных, допустимых и вредных УТ введен класс опасных (экстремальных) УТ, расширен и уточнен перечень негативных факторов, по которым проводится оценка, а в классе вредных УТ выделено 4 степени. Для первой из них характерны обратимые отклонения от нормативов, тем не менее приводящие к риску развития заболевания; при второй степени отклонения от нормативов приводят к на­чальным признакам профзаболеваний и повышают общую заболевае­мость, при третьей - вызывают легкие формы профзаболеваний, а при четвертой - тяжелые формы. Опасными или экстремальными считаются такие концентрации или уровни вредных факторов, которые создают угрозу жизни или высокий риск тяжелых форм заболеваний.

Оптимальные нормативы установлены только для параметров мик­роклимата, а для вредных факторов условно за оптимальные прини­маются значения, безопасные для населения (обычно в несколько раз меньшие, чем ПДК и ПДУ рабочей зоны).

Физиологией труда разработаны рекомендаций по оптимизации рабочих движений (замене статических усилий на менее тягостные динамические), выбору наименее утомляющих движений в оптимальном рабочем пространстве (для рук - в дугах 34...40 см от предплечей), оптимальных усилий (для двух рук при движениях к себе - не более 54 кг, для одной руки - не более 20 кг, при движении от себя соответственно 72 и 59 кг) и т.д. Направления движений должны совпадать с движениями объекта управления (включение скорости - от себя, а торможение - к себе).

В производственном обучении должны учитываться физиологичес­кие механизмы формирования двигательных навыков. Навыком назы­вается доведенное до автоматизма в результате упражнений умение совершать целенаправленные действия. Процесс выработки сложных двигательных навыков, как показано Н.А. Бернштейном, происходит быстрым, "постигающим скачком" (например, при обучении плаванью или езде на велосипеде).

ВОПРОС № 6

Микроклимат помещений и его гигиеническое нормирование. Под микроклиматом помещений понимают создаваемые в них метеоро­логические условия, к которым относятся температура ( t , °С) и скорость движения воздуха ( V , м/с), его влагосодержание (φ, %), тепловое излучение и уровень барометрического давления (Р_б). При этом t и V влияют на конвекционный перенос тепла (Q_конв), φ и V определяют теплоотдачу испарений (Q_исп), от теплового излучения зависят теплоперенос радиацией (Q_рад). Уровень Р_б сущес­твенно влияет на конвекционной теплоперенос и перенос тепла про­ведением - кондукцией (Q_конд), что необходимо учитывать при обеспечении работ в условиях повышенного (кессоны) или понижен­ного (высокогорье) давления. Важное значение для теплообмена ор­ганизма имеет уровень его энергетического обмена (Q_мет), который резко возрастает при увеличения физического компонента деятель­ности, а также теплоизоляционная способность одежды и время воз­действия.Общее воздействие микроклимата на тепловое состояние может быть выражено уравнением теплового баланса: Q_мет  Q_конд  Q_рад  Q_конв – Q_исп = 0. При нулевом значении баланса обеспечи­вается постоянство t тела, при плюсовом - развивается перегре­вание организма, при отрицательном - его охлаждение. При пере­гревании основным путем теплоотдачи становится испарение, кото­рое в комфортных условиях равно 40 г/ч. При высокой t и интен­сивной физической работе испарение может достигать 12 л за сме­ну. Допустимые влагопотери испарением при 7...8-часовой смене составляют 250 г/ч, а 1...2-часовой - 800 г/ч.Теплообмен организма в оптимальных или комфортных условиях только на 25% обеспечивается испарением, а резкое увеличение ис­парения свидетельствует о напряжении системы терморегуляции. При низких t повышается теплопродукция за счет непроизвольного сокращения мышц (дрожь), высокая t резко снижает физическую рабо­тоспособность и ускоряет развитие утомления (при t +40 °С утомление операторов ТС наступает в 2 раза быстрее, чем в ком­фортных условиях). Снижение t воздуха до + 10°С нарушает коор­динацию пальцев кисти, что отрицательно сказывается на качестве работы операторов ТС.

Экстремальные t при продолжительном воздействий вызывают простудные заболевания, увеличивают трудопотери, приводят к отморожениям, тепловому и солнечному ударам (в первом случае вслед­ствие перегрева всего организма, во втором - перегрева головного мозга). Указанные поражения, случившиеся на работе, расследуются и учитываются как несчастные случаи; видом происшествия, приведшим к ним, указывается воздействие экстремальных t.

Организм человека может адаптироваться (приспособлять свое строение и функции) к определенным климатическим условиям. Адап­тированность, как правило, закрепляется генетически. При времен­ном негенетическом приспособлении говорят об акклиматизации, которая занимает около 4...6 месяцев и заключается в определенной перестройке энергетического обмена и системы терморегуляции.

Нормирование параметров микроклимата проводят или по комплек­сным показателям, учитывающим одновременное воздействие двух и более факторов, или раздельно по каждому фактору. В нормативных документах РФ принято нормирование раздельно по каждому фактору (ГОСТ 12.1.005-88 и СН 4088-86) - по t , φ и V. Указанными до­кументами предусмотрено применение оптимальных и допустимых норм, т.е. соответственно значения показателей микроклимата, не вызывающих напряжения механизмов терморегуляций и вызывающих эти напряжения, но не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей. В них учитываются сезонные изменения энергетического обмена (Q_мет) и характера одежды (приводятся нормы для теплого и холодного периодов года со среднесуточными t наружного воздуха соответственно выше и ниже +10˚С), а также категории тяжести работ (см. п.п. 1.1.1). Так, значения оптимальной t в холодный период при увеличении тяжести работы с Iа до III снижаются от 22 … 24 до 16 … 18˚С, а в теплый период – с 23 …25 до 18 … 20˚С. Допустимые t устанавливаются раздельно для постоянных и непостоянных РМ (на последних работающий находится менее 50% или 2 ч непрерывно). При этом диапазон допустимых t на постоянных РМ соответственно изменяется с 25…21 до 19…13˚С и с 28…22 до 26…15˚С (на непостоянных РМ эти значения на 2…3˚С меньше). Оптимальная φ во всех условиях должна быть 40…60%, а допустимая φ – в холодный период 75%, в теплый – 55…75%. Оптимальная V равна 0,1…0,4 м/с, а допустимая – 0,1…0,6 м/с.

Радиационная t учитывается введением специальных норм для помещений с избытками явного тепла. Нормами установлены и до­пустимые перепады t воздуха по горизонтали и вертикала.

Комплексные показатели микроклимата используют в РФ только в гигиенической классификации УТ по вредным и опасным факторам, которая применяется для установления доплат за указанные усло­вия. Кроме того, в Руководстве Р 2.2.013-94 микроклиматические условия оцениваются по WBGT -индексу, который рассчитывается по показателям сухого, влажного и радиационного (шарового) тер­мометров. На Западе большое распространение получили шкалы ком­фортных условий, например, стандарт по комфорту Американского общества инженеров-специалистов по нагреву, охлаждению и конди­ционированию воздуха (АSHRAE). В нем зона комфорта для зимних и летних условий определяется с учетом всех 4 микроклиматических факторов, теплоиэоляционной способности одежды и уровня энерге­тического обмена. Зоны комфорта устанавливаются при их приемле­мости для 94% людей.

Уровень Р_б влияет не только на тепловое состояние организма. Уменьшение давления, при подъеме на высоту, снижает парциальное давление кислорода Ро₂ (на высоте 2000...3000 м Ро₂ снижается со 120 до 70 мм рт.ст., что вызывает усиление деятельности сер­дечно-сосудистой и дыхательной систем). При падении Ро₂ до 60 мм рт.ст. (высота 4000 м) сердце и легкие уже не обеспечивают требуемого поступления О₂. Наступает кислородное голодание - гипоксия (при этом наблюдается падение работоспособности, головная боль и т.д.). Еще опаснее очень быстрое - в течение до­лей секунды - снижение давления при разгерметизации кабин или скафандров, как это было с советскими космонавтами в 1971г. В этом случае наступает практически мгновенное выделение раство­ренных в жидкостях организма газов, в крови образуются газовые пузырьки, перекрывающие мелкие сосуды (газовая эмболия). Такое же явление может развиваться и в случае декомпрессии при работах под повышенным давлением (например, в кессонах). Декомпрессионная (или кессонная) болезнь способна привести к гибели человека. Работы под повышенные давлением связаны с еще одной опасностью: 0₂ при высоких давлениях становится токсическим веществом, а азот - "веселящим" газом. Поэтому для профилактики отравлений и травм работы под высоким давлением требуют использоватья специ­альных дыхательных смесей.

ВОПРОС № 7

Основы эргономики и инженерной психологии. Главным компонентом трудовой деятельности все чаще становится умственный труд, соответственно возрастает значение психологических факто­ров человека. Оптимизацией труда на основе учета, прежде всего, психологических свойств человека (а также физиологических и антропометрических) занимается эргономика. Информационное взаимодействие человека и машины является объектом исследования инже­нерной психологии. Основные цели этих наук заключаются в даль­нейшей гуманизации трудовой деятельности, рациональной органи­зации конструкций РМ и всех его компонентов - органов управления (ОУ), средств отображения информации (СОИ) и рабочего кресла, создании научно обоснованных РТО, разработке и внедрению профессионального психофизиологического отбора и т.д.

Гуманизация современных видов труда требует повышения его со­держательности, предупреждения развития отрицательных психологических состояний в процессе деятельности, обеспечения всестороннего развития личности. Эффективное современное производство не­возможно без высокой специализации, постоянного углубляющегося разделения труда. Однако эти процессы ведут к однообразию рабо­чих операций и возрастающей монотонности трудовых процессов. Пе­реход к полной автоматизации снижает содержательность деятель­ности, вызывает отчуждение работников и является одной из причин психического пресыщения. Информационные перегрузки, характерные для сложных ТС, дефицит времени и высокая ответственность за принимаемые решения приводят к развитию состояния психоэмоцио­нальной напряженности и психологического стресса, снижающего работоспособность и приводящего в конечном счете к росту сердеч­но-сосудистых заболеваний.

Состояние монотонии проявляется в пониженной психической ак­тивности при частом повторении элементарных операций или при резком ограничении внешних раздражителей и низких уровнях рабо­чей нагрузки. При монотонии через 30...60 мин снижается качест­во работы, появляются жалобы на усталость и сонливость. Для борьбы с ней применяют чередование рабочих операций, изменение ритма работы, динамический микроклимат и т.д.

При психическом пресыщении идет активное преднамеренное от­рицание определенной деятельности, тенденция к перемене места работы с жалобами на отсутствие перспектив, плохое здоровье и т.д. Причиной пресыщения являются глубокие нарушения мотивации, ощущение своей ненужности на работе. Развитию такого состояния во многом способствовала полная автоматизация производственного процесса. Нашими психологами был выдвинут принцип активного опе­ратора, предусматривается повышение содержательности труда, соз­дание определенного уровня рабочей нагрузки и повышение мотива­ции.

Особое значение из психических состояний, связанных с трудо­вой деятельностью, имеет стресс (напряжение). Он был предложен для обозначения трехэтапной (тревога-адаптация-истощение) неспецифической реакции организма на повреждение, постепенно стрес­сом стали называть и нервно-психическое напряжение (психологический стресс). Повышенное напряжение вначале может даже улуч­шить некоторые функции (например, величину мышечных усилий), но сразу же ухудшает сложные интеллектуальные действия, вызывает чувство растерянности и невозможность сосредоточиться, мышечную скованность и непроизвольное напряжение мышц. Увеличиваются ошибки, появляются неадекватные реакции и может наступить срыв деятельности.

Даже менее выраженные формы стресса, что бывает гораздо чаще, приводят к глубоким нарушениям в здоровье и психологическом ста­тусе. Способствуют развитию стресса также индивидуальные качества (тревожность, эмоциональная неустойчивость), социально-психологические конфликты и т.д. Для профилактики стресса необходимо оптимизировать рабочую нагрузку, рационально организовать труд, обеспечить хороший социально-психологический климат на работе и т.д.

Ограничение двигательной активности снижает работоспособность, ухудшает качество деятельности, приводит к увеличению веса и т.д. Эффективным средством борьбы с гипокинезией являются производ-ственная гимнастика, занятия спортом и т.д.

1.1.4. Рациональная организация РМ оператора ТС. При органиэации РМ главным требованием является обеспечение соответствия СОИ и ОУ психофизиологическим возможностям человека-оператора ТС. В ГОСТах 12.2.032-78, 12.2.033-78 и 22269-76 приведены общие эргономические требования к организации РМ сидя и стоя и взаимному расположению их элементов. Схема рационального разме­щения ОУ по этим частям в горизонтальной плоскости представлена на рис. 1.

В вертикальной плоскости зона досягаемости представляет собой полуокружность с радиусом 550 мм и центром в плечевом суставе.

Оптимальной зоной наблюдения является сектор под углом 15° от нормальной линии взгляда в вертикальной плоскости и горизон­тальной плоскости под углом  15° от сагиттальной плоскости (направление нос-затылок). Для часто используемых, но менее важ­ных СОИ рекомендован сектор под углом 30°, а для редко исполь­зуемых СОИ - 60° при высоте 1320…1410 мм. Взаимная компонов­ка СОИ и ОУ проводится с учетом упорядоченности рабочего поля, т.е. размещения элементов с учетом их важности, частоты

СМ. РИСУНОК

Риc.1. Зоны для выполнения ручных операций и ОУ:

1 - зона для размещения наиболее важных и часто используемых ОУ (оптимальная зона моторного поля);

2 - зона для часто используемых ОУ (зона легкой досягае­мости);

3 - зона для редко используемых ОУ (зона досягаемости)

и последовательности использования. Рекомендуемая высота рабо­чих поверхностей для работы в зависимости от требований к их точности лежит в диапазоне от 655 (при печатании на машинке) до 975 мм (при очень тонких работах).

Кресло оператора должно обеспечивать удобную дозу для работы и отдыха и надежную опору (не менее 5 опор) при выполнении пред­писанных действий. Поэтому оно должно иметь плавную регулировку высоты, перемещение сидения кресла по отношению к его основанию вперед-назад на 180...200 мм и поворот вокруг оси не менее, чем на 90° от исходного положения.

Объемно-пространственная организация функциональных помещений определяется требованиями СНиПов 2.09.02-85 (производственные здания), 2.09.04-87 (административные и бытовые здания), 2.08.02-85 (общественные здания) и 2.08.01-91 (жилые здания);

по цветосветовому климату - СН 181-70 (цветовая отделка интерье­ров зданий) и СНиП II-4-79 и его пособия (освещение). СН 245-71 установлена минимальная площадь на 1 работника 4,5 м², а минимальный объем - 15 м³. Для отдельных категорий работников пло­щадь и объем увеличены СНиПами: для конструкторов - 20 м², для РМ с ПЭВМ - 6 м² и т.д. При создании цветового климата в поме­щениях необходимо учитывать эмоционально-физиологичеокие воз­действия цвета, света и их роль в организации пространства. Об освещении см. ниже п.п. 1.2.3.

Немаловажное значение имеет рациональная организация РТО опе­раторов ТС. Под РТО понимается временная регламентация продолжи­тельности работы и внутри сменных и межсменных перерывов. В РФ продолжительность работы в неделю установлена 40 ч для взрос­лых работников; 36 ч - для рабочих 16…18 лет и 24 ч - для ра­ботников 15...16 лет; при вредных УТ - не более 36 ч в неделю. Начало и продолжительность перерывов устанавливают с учетом ди­намики работоспособности, под которой понимаются закономерности изменения качества деятельности, и функционального состояния ра­ботника в процессе непрерывной работы. Вначале в течение 0,25...1 ч идет врабатываемость, приспособление функций организма к тем требованиям, которые определяются содержанием и условиями рабо­ты. Затем в течение 2...4 ч следует фаза устойчивой работоспо­собности, в которой достигается наивысшая производительность труда при наименьших усилиях. По мере истощения резервов орга­низма развивается утомление, т.е. временное снижение работоспо­собности вследствие интенсивности, длительности в неблагоприят­ных УТ. При утомлении снижается производительность труда, увели­чивается производственный травматизм, ухудшается самочувствие, появляется ощущение усталости, для профилактики утомления необхо­дим рациональный уровень рабочей нагрузки (обычно около 30% от максимальных возможностей человека), правильно выбранные переры­вы, функциональная музыка, пребывание в кабинетах психофизиоло­гической разгрузки. После обеденного перерыва (его продолжитель­ность должна быть в пределах 0,5...2 ч) изменения работоспособ­ности носят тот же характер, но реализуются на более низком уров­не.

Работоспособность меняется и в зависимости от времени суток. Она максимальна в утренние часы и существенно снижается ночью в период от 2 до 4 ч. Поэтому ночная работа требует больших уси­лий чем днем, а сама ночная смена должна быть на 1 ч короче

дневной. Около 20% всех работников не способны адаптироваться к ночной работе, поэтому целесообразен их отбор по данному па­раметру.

При установлении перерывов должно учитываться, что для вос­становления функций при отдыхе требуется не менее 10 мин. При тяжелых УТ вводятся дополнительные перерывы. Так, при вибрации выше ПДУ на 1…12 дБ в течение смены должно быть не менее 2 перерывов общей продолжительностью 50 минут.

ВОПРОС 8

Потребности в чистом наружном воздухе для помещений регламентируются СНиП 2. 04.05-91, в частности, обязательными при­ложениями 17 и 19. Минимальный расход наружного воздуха для по­мещений: 1) жилых - 3 м³/ч на 1 м² помещения при естественном их проветривании; 2) общественных и админстративно-бытовых - 60 или 20 м³/ч на 1 чел. при отсутствии естественного проветривания (последняя цифра установлена для зрительных залов, залов совеща­ний и других помещений, в которых люди находятся до 3 ч непре­рывно), и при естественном проветривании - расход установлен СНиП 2.08.02-89 и СНиП 2.09.04-87; 3) производственных - 30 или 20 м³/ч при объеме помещения (участка, зоны) на 1 чел. менее 20 или 20 м³ и более при естественном проветривании, а при отсутствии последнего - 60 или 60...120 м³/ч на 1 чел. соответственно без и с рециркуляцией при кратности К≥10 обменов/ч или с пос­ледней при К 800 Гц) с расстоянием соответственно ослабляются за счет молеку­лярного поглощения. При прохождении препятствий имеют место от­ражение, дифракция и поглощение звука. В закрытых помещениях учитывается реверберация - послезвучание при выключении источ­ника шума.

Воздействие любого уровня шума вызывает адаптацию слухового анализатора. При громкостной адаптации пороги слуха за 2...5 мин повышаются на 15...25 дБ, а восстановление их до исходного уров­ня занимает 3 ч. Измерение порогов слуха называется аудиометрией.

Действие шума на человека интенсивностью 85 дБ А и выше при­водит к постоянному повышению порогов слуха вначале на высоких f, а затем и к развитию профессиональной тугоухости и глухо­ты. Потеря слуха на 20 дБ серьезно мешает человеку (при шуме 95 дБ А такая потеря раззевается через 15 лет). Поэтому зоны с уровнем звука выше 85 дБ А обозначают знаками безопасности по ГОСТ 12.4.026-76*, а лиц, работающих в этих зонах, снабжают СИЗ от шума. Кроме того, шумы мешают восприятию звуковых сигна­лов (при уровнях 65 дБ А и выше), снижают разборчивость речи, ускоряют развитие утомления и соответственно снижают производи­тельность труда. Средний уровень шума на РМ четко коррелирует с частотой (но не с тяжестью) НС (главным образом из-за нарушений внимания).

Нормативы шума - в производственных условиях установлены ГОСТ 12.1.003-83, а в жилых помещениях, общественных зданиях и на территории жилой застройки - в СН 3077-84 и ГОСТ 12.1.036-81.

Шум нормируется по предельным спектрам (ПС), каждый из которых имеет свой индекс, соответствующий уровню звукового давления для данного спектра на f = 1000 Гц. Нормируемой характеристи­кой является и уровень звукового давления в октавных полосах f. ГОСТами также установлены изменения в ПДУ шума при воздействии прерывистых, импульсных и тональных шумов, а также с учетом на­пряженности труда для различных видов деятельности.

1.4.3.3. Воздействие инфразвука на человека проявляется в на­рушении пространственной ориентации, головных болях, головокружения, снижении внимания и работоспособности (особенно на f около 7 Гц). Ряд симптомов можно объяснить резонансными явлени­ями внутренних органов: например, резонанс сердца наступает при 7 Гц, других органов - 3,5...5 Гц.

Нормативным документом для инфразвука на производстве являет­ся СН 22-74-80, а на территории жилой застройки - СанПиН 42-128-4948-89. Согласно СН 22-74-80 L в октавных полосах со сред­негеометрическими f 2, 4, 8, 16 Гц не должны быть более 105 дБ, а для полосы с f 32 Гц - не более 102 дБ. Согласно СанПиН 42-128-4948-89 на территории жилой застройки уровень L не должен превышать 90 дБ.

1.4.3.4. Ультразвук в последние десятилетия получил широкое распространение в промышленности, науке и медицине. В основе его биологического действия лежит молекулярный нагрев тканей организма и кавитация или образование в жидкостях организма га­зовых пузырьков. На человека ультразвук может действовать через воздушную среду и контактно - через жидкую и твердую среду. При действии ультразвука возникают нервные расстройства, нарушения состава крови, потеря слуха, повышенная утомляемость.

Нормативы ультразвукового воздействия установлены ГОСТ 12.1.001-83. Допустимые L на РМ даны для 1/3 октавных полос в диапазоне f 1,25...100 кГц и составляют 80…110 дБ. При контактном действии ультразвука его уровень не должен превышать 110 дБ. ГОСТом также предусмотрены изменения ПДУ ультразвука при суммарном сокращении времени его воздействия (на 6 дБ при вре­мени воздействия 1...4 часа в смену и 24 дБ при времени воздей­ствия 1...5 мин).

Поскольку шум, ультра- и инфразвук воздействуют прежде всего на слуховой аппарат человека, то их можно отнести к факторам однонаправленного действия. Следовательно, одновременное воздействие этих факторов в любом сочетании приводит к суммированию эффекта воздействия.

ВОПРОС 16

Воздействие на человека, сооружения и технику ударной волны (УВ) взрыва. Взрыв - это внезапное высвобождение энергии взрывчатых веществ, сопровождающееся образованием волны сжатия (при наземном взрыве - воздушная УВ). По форме УВ состоит из от­носительно короткой фазы избыточного давления (фазы сжатия) и более продолжительной, но менее выраженной фазы разрежения с от­рицательным давлением (рис. 2). Негативное воздействие второй фазы на человека и здания несущественно.

СМ. РИСУНОК

УВ характеризуется скоростью распространения V , скорост­ным напором и избыточным давлением ∆P. V воздушной взрыв­ной волны в непосредственно близости от места взрыва в несколь­ко раз превышает скорость звука в воздухе, а с увеличением рас­стояния снижается до нее, т.е. до 340 м/с. Скоростной напор соз­дают движущиеся массы воздуха непосредственно за фронтом УВ, в области сжатия. Он исчезает несколько позднее нежели ∆Р (за счет инерции воздушных масс). Избыточное давление во фронте УВ (∆Р_ф) - ее основной поражающий фактор, представляющий из себя разность между максимальным давлением УВ и нормальным атмосфер­ным давлением перед фронтом УВ.

При встрече с препятствием в так называемой зоне регулярного отражения ∆Р увеличивается за счет резкой остановки движу­щихся слоев сжатого воздуха, создавая избыточное давление в от­раженной волне - Р_отр. ∆Р_ф можно измерить датчиком, располо­женным параллельно распространению УВ, ∆Р_отр - датчиком, рас­положенным перпендикулярно проходящей УВ. При больших значениях ∆Р избыточное давление отраженной волны приближается к 8 ∆Р_ф , а при малых значениях ∆Руменьшается до 2 ∆Р_ф.

∆Р_ф для эталонной мощности взрыва на заданных расстояниях от его центра при наземном взрыве (или эпицентра при воздушном или подземном) находят по таблицам или графикам. Для наземного взрыва мощностью в 1 Мт ∆Р_ф на удалении 3 км составляет 90 кПа, 4 км - 50 кПа. 6 км - 25 кПа, 10 км - 12 кПа, 20 км - 5 кПа. Для взрывов другой мощности точка с аналогичным давлением легко оп­ределяется по формуле, полученной на основе закона подобия (рас­стояние от центра взрыва, на котором образуется данное давление, пропорционально кубическому корню из мощности взрыва).

R₁/R₂=³(q₁/q₂) при ∆Р_ф=const, (4)

где R₁ и R₂ - расстояния до центров взрывов с тротиловыми эквивалентами q₁ и q₂ соответственно.

При воздушном взрыве на расстояниях равных высоте взрыва, ∆Р_ф равна ∆Р_ф наземного взрыва, при больших расстояниях ∆Р_ф воз­душного взрыва больше ∆Р_ф наземного за счет совместного воздей­ствия проходящей (или падающей) и отраженной ударных волн.

УВ приводят к поражений людей как за счет воздействия ∆Р, так и вследствие ударов обломками разрушаемых зданий и сооруже­ний, осколками стекла и другими вторичными НФ. Крайне тяжелые, ведущие к смертельному исходу, контузии и травмы (разрывы внут­ренних органов, переломы костей, внутренние кровотечения и т.п.) вызываются воздействием ∆Р_ф > 100 кПа, тяжелые контузии и травм - при ∆Р_ф = 60.. 100 кПа, поражения средней тяжести - при ∆Р_ф = 40...60 кПа, легкие - при ∆Р_ф = 20...40 кПа.

Воздействие ∆Р_ф на здания и сооружения вызывает следующие степени разрушения (для зданий с металлическим каркасом): пол­ное разрушение - с невозможностью дальнейшего использования зда­ния - при ∆Р_ф = 60... 80 кПа; сильные разрушения при не целесо­образности ремонта и восстановления - при ∆Р_ф = 20...40 кПа; разрушение остекления - при ∆Р_ф = 2...7 кПа. Тяжесть разруше­ний может существенно меняться в зависимости от характера стро­ений (например, деревянные и железобетонные здания), их этаж­ности, плотности застройки и т.д. Плотность застройки 50% и бо­лее уменьшает ∆Р_ф на 20...40%, плотность менее 30% практичес­ки не сказывается на степени разрушений. Из энергетического, коммунального и промышленного оборудования наиболее стойкими к воздействию УВ являются подземные газовые, водопроводные и ка­нализационные сети (их разрушения возможны только при ∆Р_ф = 600...1500 кПа).

Прогнозирование поражений людей и разрушений зданий, промыш­ленного и коммунального оборудования УВ ядерных взрывов деталь­но изложено в справочниках и руководствах по ГО, а также в учебнике [13].

ВОПРОС 17

Воздействие на человека электрических, магнитных и электромагнитных полей и излучений, их нормирование. К перечис­ленным НФ относятся постоянные магнитные и электростатические поля (ПМП и ПЭСП соответственно), электромагнитные излучения токов промышленной частоты, высокой (ВЧ), ультравысокой (УВЧ) и сверхвысокой (СВЧ) частот, видимый свет, ультрафиолетовое (УФО) и инфракрасное (ИК) излучения, электромагнитные ионизирующие излучения. Значение видимого света для производственной деятель­ности и ИК излучения для теплового состояния человека рассмот­рены выше, а электромагнитные ионизирующие излучения будут рас­смотрены в п.п. 1.4.6 вместе с другими видами ионизирующей ра­диации (ИР).

1.4.5.1. ПМП и ПЭСП могут быть естественными и антропогенными. Из всех естественных полей наиболее существенным является ПМП Земли. Хорошо известны его биологические эффекты (ориента­ция семян, перелеты птиц и др.), В отношении человека установ­лена четкая связь между магнитными бурями и вспышками инфекци­онных болезней, между колебаниями напряженности ПМП и частотой инфарктов миокарда и т.д. Только 10...15% людей не реагируют на изменения ПМП, а большинство реагирует сразу же или за (спустя) 2…3 дня.

Антропогенные ПМП возбуждаются электромагнитами, соленоида­ми, импульсными установками полупериодного или конденсаторного типа, литыми и металлокерамическими магнитами. Воздействие ПМП на работающих зависит от напряженности (Н), удаления РМ от ис­точника ПМП и режима труда. СН 1742-77 установлен ПДУ по Н≤8 кА/м. При превышении ПДУ у постоянно работающих в ПМП разви­ваются нарушения со стороны нервной, сердечно-сосудистой сис­тем, внешнего дыхания, пищеварительного аппарата, биохимичес­ких показателей мочи и крови, а в последующем наступает и поте­ря трудоспособности.

ПСЭП или поле неподвижных электрических зарядов возникает в процессе статической электризации при деформации, дроблении веществ, относительном перемещении двух нахо­дящихся в контакте тел, слоев жидких и сыпучих материалов. ПЭСП характеризуется электрической напряженностью Е, В/м. Фактичес­кая величина Е может достигать: на прядильных и ткацких фабриках - 20…160 кВ/м; в химической промышленности - 240...250 кВ/м; при изготовлении гибких грампластинок - I5...280 кВ/м. ПЭСП создаются также при эксплуатации электроустановок (ЭУ) высокого напряжения постоянного тока.

Систематические воздействия ПЭСП на людей могут вызвать функ­циональные изменения со стороны центральной нервной, сердечно-­сосудистой и других систем организма. Работающие при этом жалу­ются на головные боли, раздражительность, плохой сон и снижение аппетита. Характерна повышенная эмоциональная возбудимость и боязнь ожидаемого разряда.

СН 1757-77 и ГОСТ 12.1.045-84 устанавливают ПДУ поля Е_пду = 60 кВ/м в течение t_доп= 1 ч. При Е < 20 кВ/м время пребы­вания человека в ПЭСП не регламентируется, а при Е_ф от 20 до 60 кВ/м допустимое время пребывания, ч, определяется по формуле

t_доп = (Е_пду/Е_ф)² . ( 5 )

1.4.5.2. Источниками ЭП токов промышленной частоты являются токоведущие части действующих ЭУ, ЛЭП, открытые распределитель­ные устройства. Воздействие этих ЭП возможно при ремонтных ра­ботах в местах повышенной напряженности поля. При оценке УТ необходимо учитывать электрическую и магнитную напряженности поля (соответственно Н, А/м и Е, В/м). Но так как пороговое действие магнитного поля возможно лишь при Н > 160...200 А/м, а фактичес­кая Н не превышает 20...25 А/м, то при оценке опасности фактора ограничиваются только Е.

Воздействие ЭП токов промышленной частоты на организм челове­ка приводит к более раннему развитию утомления, многочисленным жалобам на головные боли, ухудшению памяти, апатии, депрессии, вялости, разбитости и т.д.

Допустимые уровни Е ЭП токов промышленной частоты установле­ны ГОСТ 12.1.002-84. ПДУ ЭП частотой 50 Гц для персонала, обслуживающего ЭУ, дается в зависимости от времени пребывания в его зоне. Так, пребывание в зоне с Е_ф более 25 кВ/м без средств за­щиты не допускается; при Е_ф ниже 5 кВ/м время пребывания не рег­ламентируется. Допустимое время пребывания, ч, при Е_ф от 5 до 20 кВ/м определяется по формуле

Т_д=(50 / Е_ф) – 2. (6)

Соответственно допустимая Е, кВ/м, в зависимости от времени пре­бывания рассчитывается по формуле

Е_доп=50 / (Т_д + 2). (7)

Допустимое время пребывания в ЭП токов промышленной частоты реализуют или одноразово, или дробно в течение рабочего дня.

Если в рабочей зоне имеются участки с различными значениями Е, то пребывание персонала ограничивается временем Т_доп: СМ Ф 8

где t_E и T_E соответственно фактическое и допустимое время пребывания персонала, ч, в зонах с напряженностями Е₁, E₂, ..., E_n .

ВОПРОС № 18

Воздействие на человека ионизирующей радиации (ИР), ее нормирование. Излучения, вызывающие в среде образование электрических зарядов разных знаков (ионов), называют ионизирующей радиацией (ИР). ИР может быть корпускулярной ( -лучи - поток ядер гелия,  -лучи - поток электронов, нейтронное излучение - поток нейтронов я т.д.) и электромагнитной (  -излучение, возникаю­щее при ядерных превращениях; рентгеновское излучение, возника­ющее при торможений заряженных частиц в ускорителях электронов, рентгеновских трубках и т.д.). Эти излучения характеризуются про­никающей и ионизирующей способностями. Проникающая способность  -лучей наименьшая (несколько см в воздухе), а ионизирующая - максимальная. Длина пробега  -частиц в воздухе - десятки мет­ров, ионизирующая - в десятки тысяч раз меньше, чем у  -лучей. Наименьшая ионизирующая и наибольшая проникающая способности у  -лучей. Нейтронное излучение отличается высокими проникающей и ионизирующей способностями.

Количественной мерой корпускулярной ИР является поглощенная доза (энергия излучения, поглощенная массой вещества едини­ца - грей, Гр; 1 Гр = 1 Дж/кг), а электромагнитной ИР - экспо­зиционная доза (кулон на кг). На практике часто используют внесистемные единицы - соответственно рад (1 рад = 0,01 Гр) и рентген (1 Р = 2,58∙10^-4 Кл/кг). 1 рад = 1,14 Р, а при ЧС при­нимают 1 рад = 1 Р = 1 бэр.

Поскольку энергетически разные уровня ИP разной природы соз­дают различную выраженность биологического эффекта, то была введена единица эквивалентной дозы, которая рассчитывается как произведение поглощенной и экспозиционной доз на коэффициент качества Q . Для  и  -лучей Q = 1, нейтронов - 10,  -лучей - 20. Единица эквивалентной дозы - зиверт (1 Зв = 1 Гр∙Q). Внесистемной единицей эквивалентной дозы является бэр (биоло­гический эквивалент рад ), 1 бэр = 0,01 Зв.

Поглощенная, экспозиционная и эквивалентная дозы, отнесенные к единице времени, характеризуют мощность излучения.

Воздействие ИР на биологические объекты приводит к разрыву химических связей сложных молекул, образованию свободных радикалов, нарушению обмена и т.д. Последствия облучения делятся на соматические и генетические. Первые выражаются в нарушениях здоровья, вторые - в изменениях наследственности, проявляющихся только в последующих поколениях.

Очень высокие дозы ИР могут привести к быстрой гибели чело­века - "смерти под лучом". При меньших дозах развивается острая лучевая болезнь, в основе которой лежит разрушение или гибель кроветворной системы (красного костного мозга) и защитных сис­тем организма (прежде всего иммунной системы). При острой луче­вой болезни первые 5-7 дней после облучения представляют собой скрытый период заболевания. Затем наступает упадок защитных функций организма, обострение всех хронических болезней и инфекций. На четвертой неделе появляется малокровие, нарушается свертываемость крови, каждая небольшая травма приводит к дли­тельному кровотечению. При поглощенной дозе > 6 Гр (без лече­ния) гибнут все облученные, при 4...6 Гр - 50%. Применение сов­ременных методов лечения спасает и при дозах до 10 Гр. При сис­тематическом облучении более низкими дозами развивается хрони­ческая лучевая болезнь с менее выраженными симптомами и длитель­ным течением.

Кроме лучевой болезни ИР вызывает лейкозы (белокровие) и развитие других злокачественных опухолей. Данная группа заболе­ваний проявляется после длительного (до нескольких лет) скрытого периода.

Предельно допустимые дозы (ПДД) и предельные дозы (ПД) ИР ус­тановлены "Нормами радиационной безопасности НРБ 76/87" и "Ос­новными санитарными правилами работы с радиоактивными вещества­ми и источниками ионизирующих излучений ОСП 72/87". Указанными документами установлены 3 группы облучаемых лиц: А - работники, которые непосредственно связаны с источниками ИР; Б – лица, ко­торые непосредственно не связаны с источниками ИР, но по усло­виям проживания или расположения своих РМ могут подвергнуться воздействию ИР ("ограниченная часть населения"); В - остальное население страны. В связи с различной чувствительностью тканей человека к ИР установлены 3 группы критических органов: I - все тело, гонады и красный костный мозг; II - мышцы и другие органы, за исключением входящих в I и III группу; III - кожа, кости, кисти, предплечья, лодыжки и стопы. Для категории А установлены ПДД для I, II и III групп критических органов соответственно 50, 150 и 300 бэр/год. ПД для категории Б для тех же групп органов в 10 раз меньше, чем значения ПДД. ПДД - это наибольшее значе­ние индивидуальной эквивалентной дозы, которое при равномерном воздействии в течение 50 лет не вызовет неблагоприятных измене­ний в состояние здоровья. ПДД за первые 30 лет жизни не должны превышать 30 бэр. При хроническом облучении допускаются дозы в 1 ПДД за любой промежуток времени с последующей их компенсацией, за исключением женщин, ПДД которых устанавливаются на срок до 2 месяцев.

Приведенные нормативы ИР применяют при внешнем облучении, когда исключено попадание радиоактивных веществ (РВ) в организм. При поступлении РВ в организм мерой их количества является ак­тивность, единица которой 1 беккерель соответствует одному ядерному превращению в секунду. Есть и внесистемная единица ак­тивности – кюри - Ки, равная 3,7∙10¹⁰ распадам в секунду. На практике чаще используют производные Ки - миликюри - 1 мКи = 1∙10^-3 Ки и микрокюри - I мкКи = 1∙10^-6 Ки.

ВОПРОС 19

Воздействие на организм человека электротока, его нормирование зависят от вида поражения факторов среды и т.д.

1.4.7.1. Виды поражений электротоком. Различают термическое, электролитическое, биологическое и механическое воздействия электротока. Термическое воздействие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела и нагреве до высокой температуры сосу­дов, нервов, сердца и мозга ; электролитическое - в разложении органической жидкости, в том числе и крови; биологическое - в раздражении и возбуждении тканей организма, в нарушении внутрен­них биоэлектрических процессов и рефлекторных реакциях организ­ма; механическое - в расслоении и разрыве тканей, повреждении связок и костей при вызванных током судорогах.

Все электротравмы разделяют также на местные (20%), общие (25%) и смешанные (55%). К местным электротравмам относят элек­трические ожоги (могут быть всех четырех степеней), электричес­кие знаки или метки, металлизацию кожи (зеленого цвета при мед­ных проводах, серого - алюминиевых и т.д.), механические пов­реждения, электроофтальмию (поражение глаз при воздействии УФО электродуги) и различные комбинации из перечисленных травм.

Общие электротравмы, представленные электроударами, являются самыми опасными. По тяжести их разделяют на 4 степени: 1 - судорожные сокращения мышц при сохраненном сознании; 2 - потеря сознания при сохраненном пульсе и дыхании; 3 - потеря сознания с нарушениями пульса и/или дыхания; 4 - потеря сознания с от­сутствием пульса и дыхания, т.е. клиническая смерть. В состоя­нии клинической смерти клетки коры мозга еще в течение 4...8 мин сохраняют способность к восстановлению, после чего насту­пает их гибель.

1.4.7.2. Факторы, определяющие опасность поражения электро­током. На тяжесть поражения человека электротоком влияют харак­теристики самого тока (сила тока I , его род - постоянный или переменный и частота тока), а также ряд неэлектрических факто­ров ( электросопротивление организма, путь тока в теле человека, время воздействия тока, температурные условия и еще ряд свойств и параметров организма).

Человек начинает ощущать воздействие электротока при Iч 0,5...1,5 ( f = 50 Гц) и 5...7 (постоянный ток) мА. При постоянном токе появляется ощущение нагрева кожи , при переменном - слабый зуд и легкое покалывание. Наименьшее значение ощутимого тока называется пороговым.

При 10...15 мА (f=50 Гц) появляются непреодолимые судо­рожные сокращения мышц рук и человек не может ее разжать для освобождения от токоведущей части; при постоянном токе в 50… 80 мА, человек испытывает при отрыве рук от электродов тяжелейшие болезненные сокращения мышц, что затрудняет его освобожде­ние. Наименьшее значение такого тока принято называть пороговым неотпускающим током.

Ток 100 мА и более (при f = 50 Гц) и 300 мА и более (при постоянном токе), проходя через тело человека, может вызвать фибрилляцию сердца и его остановку, а затем и остановку дыхания. Наименьшее значение такого тока называется пороговым фибрилляционным током (при f = 50 Гц - от 100 мА до 5 А, при постоянном токе - от 300 мА до 5 А).

Воздействие тока I больше 5 А независимо от рода тока при­водит к немедленным параличу дыхания и остановке сердца.

Из приведенных данных следует, что постоянный ток в 4...5 раз безопаснее переменного с f = 50 Гц. Постоянный ток одина­ковой величины с переменным вызывает более слабые сокращения мышц и менее неприятные ощущения. Однако при U более 500 В постоянный ток становится опаснее переменного с f = 50 Гц.

Наиболее опасным диапазоном частот для человека является пе­ременный ток с f = 20...100 Гц. От 0 до 50 Гц повышается опас­ность поражения в виде электроударов; дальнейшее повышение f снижает эту опасность, а при f =450...500 кГц она полностью исчезает, но сохраняется опасность ожогов.

Из неэлектрических факторов наибольшее значение имеет элек­трическое сопротивление тела человека - Rч .

Относительно большое электросопротивление имеют кожа, кости, жировая ткань, сухожилия и хрящи, а малое сопротивление - мышеч­ная ткань, кровь, спинной и головной мозг. При этом кожа облада­ет очень большим удельным сопротивлением

p = 3 х 10³…2 х I0⁴ Ом м, которое является главным фактором, определяющим Rч. На­ружный ороговевающий слой кожи - эпидермис в сухом и незагряз­ненном состоянии рассматривается как диэлектрик с p =10⁵… 10⁶ Ом м.В целом, при сухой, чистой неповрежденной коже (измеренное при U до

I5...20 В ) Rч составляет от 3 до 10 кОм, а иногда до 5 МОм и более. При снятии рогового слоя кожи оно падает до 1... 5 кОм, а при удалении всего эпидермиса - до 500...700 Ом; сопро­тивление внутренних тканей тела Rв составляет лишь 300...500 Ом. Величина

Rч = 2Rн + Rв (14)

где Rн - сопротивление эпидермиса, Ом.

Порезы, царапины, ссадины я другие микротравмы, увлажнение и потовыделение снижают Rч . Оно уменьшается также с увеличением тока и длительности его протекания, а также с повышением U , приложенного к телу человека. Rч больше при постоянном токе , чем при переменном любой частоты. При f = 0 Rч имеет наибольшее значение, а с ростом f уменьшается и при f = бесконечность Rч = Rв . Кроме того, на уменьшение Rч влияют физиологические факторы (пол, возраст, раздражители - уколы, удары, звуковые, световые и пр.) и состояние ОС. Поэтому при расчетах Rч = 1000 Ом.

Вероятность поражения электротоком растет при удлинении вре­мени его воздействия, что прежде всего объясняется повышением вероятности совпадения момента прохождения тока через сердце с зубцом Т кардиоцикла. Зубец Т с длительностью 0,2 с возникает при переходе желудочков в расслабленное состояние, когда сердце наиболее чувствительно к воздействию электротока и когда наибо­лее легко развивается фибрилляция сердечной мышцы. Кроме того, с увеличением времени воздействия тока растет значение Iч и на­капливаются неблагоприятные последствия его воздействия.

Характер изменений вероятности поражения электротоком Рэт в зависимости от рода, напряжения U и частоты тока f , а также изменений значения пороговой фибрилляционнои силы тока Iчф от времени его воздействия t представлен на рис. 3.

Наиболее опасными путями прохождения тока через организм че­ловека (петлями тока) являются те, при которых поражаются го­ловной мозг (петли "голова - руки", "голова - ноги") и сердце (пет­ли "рука - рука", "рука - ноги"). Наибольшая частота поражения у петли "рука - рука" - 40% (потерявших сознание при этом 83%) и пет­ли "рука - ноги" - частота поражения 17-20%, потерявших сознание 80...87%. У петли "нога - нога" частота поражений 6%, потерявших сознание 15%.

Для поражения электротоком существенное значение имеют пол и возраст (женщины и дети более чувствительны к электротоку), а также состояние здоровья (при заболеваниях кожи и сердечно-со­судистой системы вероятность электротравм увеличивается). Опас­ность поражения электротоком растет при утомлении и опьянении, но она может быть снижена при повышенном внимании и сосредото­ченности человека. Как говорил Еллинек, "силу падающей балки или взрыва невозможно ослабить мужеством и героической выдержкой, но зато это вполне возможно по отношению к действию электротока".

Вероятность поражения электротоком увеличивается при повышении температуры и влажности воздуха (из-за снижения электросо­противления кожи вследствие расширения сосудов и увеличения по­тоотделения). С учетом этих, а также и некоторых других условий на РМ ГОСТ 12.1.013-78 и ПУЭ устанавливают следующие категории помещений по электроопасности: I - без повышенной опасности, т.е. при отсутствии условий, указанных ниже для категорий II и III; II - с повышенной опасностью, когда имеется одно из следующих условий: а) влажность воздуха φ>75%; б) температура воз­духа длительно больше 35°C, кратковременно >40°С; в) токопроводящая пыль; г) токопроводящие полы; д) возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям, имеющим соединение с землей, с одной стороны, и металлическим корпусам ЭУ – с другой; III - особо опасные, когда имеется одновременно 2 и более перечисленных выше условий повышенной опасности, а также при φ = 100% или в случае химической активности среды на РМ. Производственные помещения чаще бывают II и III категории, жилые помещения - I, кухни - II, ванны - III.

По электроопасности ЭУ делят на 2 группы - с U до 1000 В и выше