Проблемы безопасности техносферы риск аварий и катастроф. Современные проблемы науки и образования. Риски техносферы и их анализ
Увеличение за последние годы числа и масштабов последствий аварий и катастроф в техносфере обусловлено:
Введением в производство новых технологий, требующих высоких затрат энергии и использования веществ, опасных для жизни людей;
Нарушением хозяйственных связей в технологических цепочках в условиях неблагоприятных изменений в экономике;
Высоким уровнем износа основных производственных фондов;
Падением технологической и производственной дисциплины, а также квалификации технического персонала;
Накоплением отходов производства, представляющих угрозу для окружающей среды;
Снижением требовательности и эффективности работы надзорных органов и государственных инспекций;
высокой концентрацией населения, проживающего вблизи потенциально опасных объектов.
Приоритетными научными проблемами в области природной и техно-генной безопасности России сегодня можно назвать следующие:
Идентификацию и оценку природной и техногенной опасности территорий РФ и районирование территорий по степени рисков от ЧС природного и техногенного характера;
Обобщение и развитие теоретических и практических основ анализа и управления комплексным риском от ЧС природного и техногенного характера;
Совершенствование и развитие федеральной, региональных и ведомст-венных систем мониторинга, прогнозирования и оценки комплексного риска ЧС;
Создание единой государственной системы информационного обеспе-чения управления риском с применением новых ГИС-технологий;
Разработку и реализацию комплекса эффективных мер по предупреж-дению ЧС в регионах РФ, имеющих высокие значения показателей комплексного риска;
Совершенствование системы подготовки специалистов по управлению риском.
Основные проблемы безопасности. Теория безопасности - область знаний, синтезирующая ряд научных дисциплин, относящихся к естественным и общественным наукам. Главная цель в сфере безопасности - обеспечение защищенности человека и окружающей среды от чрезмерной опасности. Исходя из того что мерой безопасности можно считать среднюю ожидаемую продолжительность жизни человека при рождении, цель безопасности это: максимизация продолжительности жизни людей в условиях определенных ограничений на изменения в состоянии природной среды. Для достижения этой цели соответственно необходимо уменьшить техногенную, природную, социально-экономическую и военную опасности.
Безопасность любой деятельности для каждого человека и окружающей его среды, а также для общества в целом должна рассматриваться с учетом всех экономических, социальных, экологических последствий. Соответст-венно решения, принимаемые в рамках этой деятельности, должны быть основаны на соотношениях между опасностями и выгодами от этой деятельности, учитывающими социальные предпочтения общества, его экономические возможности и ограничения техногенных нагрузок на окружающую среду, необходимые в целях ее сохранения для сегодняшнего и будущих поколений. Недостаточное понимание экономического аспекта обеспечения безопасности ведет к тому, что решения в этой сфере будут определяться скорее представлениями о потенциальном риске для человека и окружающей его среды от той или иной деятельности, чем сбалансированной оценкой выгод и опасностей этой деятельности. В результате отрицательным факторам той или иной деятельности, которые могут привести к ущербу для человека и окружающей среды, уделяется значительно больше внимания, чем положительным, приносящим выгоду обществу. Как следствие, решения, которые будут приниматься в этой области, окажутся гораздо менее результативными, чем можно было бы ожидать.
Количественная оценка опасностей и безопасности. В настоящее время для количественного измерения опасностей используются единицы риска. Под термином «риск» понимается величина, включающая следующие количественные показатели: ущерб от воздействия того или иного опасного фактора; вероятность возникновения (частота) рассматриваемого опасного фактора; неопределенность в величинах ущерба и вероятности.
В качестве единиц количественного измерения безопасности предлагается использовать две компоненты:
Величину средней ожидаемой продолжительности предстоящей
жизни человека при рождении (СОПЖ) как показатель здоровья;
Степень близости состояния экосистем к границе их устойчивости или к соответствующим этим границам предельно допустимым экологическим нагрузкам (ПДЭН) как показатель состояния природной среды.
Очевидно, что продление СОПЖ однозначно указывает на повышение уровня безопасности в обществе. Однако СОПЖ будет представлять собой достаточно адекватную меру для измерения уровня безопасности только в том случае, если более долгая жизнь сопровождается повышением благосостояния общества, т.е. ростом объемов реальных доходов на душу населения, уровня образования общества и удовлетворением других потребностей, характеризующих качество жизни.
Происшествие наступает при появлении полного набора факторов его возникновения. Чем больше появилось предпосылок к происшествию и чем более они существенны, тем выше риск.
Потенциальная опасность объектов техносферы проявляется в случае их аварий. Исходными событиями аварий являются аварийные ситуации – это сочетание условий и обстоятельств, создающих аварийные воздействия на объекты. Источники опасности могут быть внутренними и внешними .
Внутренние источники – низкая надежность оборудования и персонала:
Отказы технических устройств, влияющих на безопасность;
Ошибочные действия персонала;
Человеческий фактор;
Пожары и др.
Внешними источниками опасности для объектов техносферы являются:
Окружающая природная среда;
Другие объекты техносферы;
Само общество.
Виды и параметры аварийных воздействий на потенциально-опасные объекты при их эксплуатации определяются с помощью специально разрабатываемых моделей аварийных ситуаций с ними.
Основные элементы системы анализа техногенного риска приведены на рис. 3.15.
В зависимости от масштаба последствий различают инцидент, аварию и катастрофу.
Инцидент :
Отказ или повреждение технических устройств на опасном объекте;
Отклонение от технологического процесса;
Нарушение положений нормативных правовых документов.
Аварией считают происшествие, в результате которого повреждена или разрушена техника, без гибели людей.
Крупная авария, повлекшая за собой человеческие жертвы, значительный материальный ущерб и другие тяжелые последствия, считаются катастрофой .
Рис. 3.15. Элементы системы анализа техногенного риска
1. Причины интереса к науке о риске в конце XX века
2. Задачи управления риском (рис. 3.1)
3. Объекты исследования риска (рис.3.2)
4. Допустимый или приемлемый риск
5. Классификация рисков по степени влияния на жизнедеятельность человека
6. Классификация рисков по объекту
7. Классификация рисков по местоположению источника опасностей
8. Классификация рисков по субъекту (источнику)
9. Классификация рисков по причине возникновения
10. Классификация рисков по возможности страхования
11. Принцип светофора (рис. 3.4)
12. Кривые Фармера (рис. 3.5)
13. Принцип ALARA (рис. 3.6)
14. Состав антропосферы
15. Человек как объект и субъект безопасности (рис. 3.7)
16. Безопасность объектов техносферы (рис. 3.8)
17. Задача обеспечения безопасности организации и источники опасности
18. Безопасность государства (рис. 3.10)
19. Риск как реализация опасности, два его свойства
20. Риск, как возможность реализации редких событий
21. Показатель риска технократической концепции
22. Индивидуальный риск (рис. 3.12)
23. Социальный риск – допустимый, пренебрежимый
24. Качественное описание характеристик последствий аварий – уровень последствий (табл. 3.1)
25. Количественное описание характеристик реализуемости рисков – уровень реализуемости (табл. 3.2)
26. Матрица качественно-количественных характеристик риска (табл. 3.3)
27. Качественное описание характеристик риска - пять категорий (табл.3.4)
28. Виды анализа риска
29. Идентификация, оценка и прогноз риска
30. Методы анализа риска (рис. 3.14)
31. Методики оценки и прогноза риска (табл. 3.5)
32. Внутренние и внешние источники опасностей техносферы
33. Элементы системы анализа техногенного риска (рис. 3.15)
34. Инцидент, авария, катастрофа?
4. СТРУКТУРЫ Системы управления рисками
Негативный результат опасного и чрезвычайно опасного взаимодействия человека со средой обитания определяют опасности - негативные воздействия, внезапно возникающие, периодически или постоянно действующие в системе "человек - среда обитания".
Опасность - негативное свойство живой и неживой материи, способное причинять ущерб самой материи: людям, природной среде, материальным ценностям.
Различают опасности естественного, техногенного и антропогенного происхождения .
Естественные опасности обусловлены климатическими и природными явлениями. Они возникают при изменении погодных условий и естественной освещенности в биосфере, а также от стихийных явлений, происходящих в биосфере (наводнения, землетрясения и т. д.).
Негативное воздействие на человека и среду обитания, к сожалению, не ограничивается естественными опасностями. Человек, решая задачи достижения комфортного и материального обеспечения, непрерывно воздействует на среду обитания своей деятельностью и продуктами деятельности (техническими средствами, выбросами различных производств и т. п.), генерируя в среде обитания техногенные и антропогенные опасности.
Техногенные опасности создают элементы техносферы - машины, сооружения, вещества и т. п., а антропогенные - возникают в результате ошибочных или несанкционированных действий человека или групп людей.
В настоящее время перечень техногенных, реально действующих опасностей значителен и включает более 100 видов. К распространенным, имеющим достаточно высокий уровень опасности, относятся производственные опасности: запыленность и загазованность воздуха, шум, вибрации, электромагнитные поля, ионизирующие излучения, повышенные или пониженные параметры атмосферного воздуха (температуры, влажности, подвижности воздуха, давления), недостаточное и неправильное освещение, монотонность деятельности, тяжелый физический труд и др., а к травмирующим (травмоопасным) относятся: электрический ток, падающие предметы, высота, движущиеся машины и механизмы, части разрушающихся конструкций и др.
Вредный фактор - негативное воздействие на человека, которое приводит к ухудшению самочувствия или заболеванию.
Травмирующий (травмоопасный) фактор - негативное воздействие на человека, которое приводит к травме или летальному исходу.
В быту нас сопровождает также большая гамма негативных факторов:
воздух, загрязненный продуктами сгорания природного газа, выбросами ТЭС, промышленных предприятий, автотранспорта и мусоросжигающих устройств;
вода с избыточным содержанием вредных примесей;
недоброкачественная пища;
шум, инфразвук;
вибрации;
электромагнитные поля от бытовых приборов, телевизоров, дисплеев, ЛЭП, радиорелейных устройств;
ионизирующие излучения (естественный фон, медицинские обследования, фон от строительных материалов, излучения приборов, предметов быта);
медикаменты при избыточном и неправильном потреблении;
табачный дым; бактерии, аллергены и др.
Разновидность опасностей, угрожающих личности, непрерывно увеличивается. В производственных, городских, бытовых условиях на человека воздействует одновременно, как правило, несколько негативных факторов. Комплекс негативных факторов, действующих в конкретный момент времени, зависит от текущего состояния системы человек - среда обитания». На рис.3 показана характерная суточная миграция городского жителя (сотрудника промышленного предприятия) в системе "человек - техносфера", где размер радиуса условно соответствует относительной доле негативных факторов антропогенного и техногенного происхождения в различных вариантах среды обитания.
Рис. 3. Зависимость уровня негативных факторов, действующих на человека, от его суточной миграции:
БС - бытовая среда; ГС - городская среда; ПС - производственная среда
Опасности по вероятности воздействия на человека и среду обитания разделяют на потенциальные, реальные и реализованные (рис.4).
потенциальная опасность
реальная опасность
реализованная опасность
происшествие
чрезвычайное происшествие
катастрофа
стихийное бедствие
Рис. 4. Виды опасности по вероятности воздействия на человека и среду обитания
Потенциальная опасность представляет угрозу общего характера, не связанную с пространством и временем воздействия. Например, в выражениях "шум вреден для человека", "углеводородные топлива - пожаровзрывоопасны" говорится только о потенциальной опасности для человека шума и горючих веществ.
Наличие потенциальных опасностей находит свое отражение в утверждении, что жизнедеятельность человека потенциально опасна . Оно предопределяет, что все действия человека и все компоненты среды обитания, прежде всего технические средства и технологии, кроме позитивных свойств и результатов, обладают способностью генерировать травмирующие и вредные факторы. При этом любое новое позитивное действие человека или его результат неизбежно приводят к возникновению новых негативных факторов.
Потенциальные опасности реализуются в определенных условиях, которые называют причинами. Причины характеризуют совокупность обстоятельств, в результате которых опасности проявляются и вызывают те или иные нежелательные последствия, например, экологический или экономический ущерб, травмы, заболевания и др.
Превращение потенциальной опасности в реальную происходит в результате протекания процесса: опасность – причины – нежелательные последствия (рис. 5).
Электрический ток
Электротравма
Нарушение изоляции проводов
Ядовитые вещества в воздухе рабочей зоны
Отсутствие средств для оздоровления воздушной среды, т.е. вентиляции
Отравление
работающих
(опасность) (причина) (нежелательное последствие)
Рис. 5. Превращение потенциальной опасности в реальную
Чаще всего нежелательные последствия вызывает комбинация нескольких опасностей. Нередко одна и та же опасность может реализовываться в нежелательное событие через разные причины.
Реальная опасность всегда связана с конкретной угрозой воздействия на объект защиты (человека); она координирована в пространстве и во времени. Например, движущаяся по шоссе автоцистерна с надписью "Огнеопасно" представляет собой реальную опасность для человека, находящегося около автодороги. Как только автоцистерна исчезает из зоны пребывания человека, она становится по отношению к этому человеку источником потенциальной опасности.
Реализованная опасность - факт воздействия реальной опасности на человека и/или среду обитания, приведший к потере здоровья или к летальному исходу человека, к материальным потерям. Если взрыв автоцистерны привел к ее разрушению, гибели людей и/или возгоранию строений, то это реализованная опасность.
Реализованные опасности принято разделять на происшествия, чрезвычайные происшествия, аварии, катастрофы и стихийные бедствия.
Происшествие - событие, состоящее из негативного воздействия с причинением ущерба людским, природным или материальным ресурсам.
Чрезвычайное происшествие (ЧП ) - событие, происходящее обычно кратковременно и обладающее высоким уровнем негативного воздействия на людей, природные и материальные ресурсы. К ЧП относятся крупные аварии, катастрофы и стихийные бедствия.
Авария - происшествие в технической системе, не сопровождающееся гибелью людей, при котором восстановление технических средств невозможно или экономически нецелесообразно.
Катастрофа - происшествие в технической системе, сопровождающееся гибелью или пропажей без вести людей.
Стихийное бедствие - происшествие, связанное со стихийными явлениями на Земле и приведшее к разрушению биосферы, техносферы, к гибели или потере здоровья людей.
Чрезвычайная ситуация (ЧС) - состояние объекта, территории или акватории, как правило, после ЧП, при котором возникает угроза жизни и здоровья для группы людей, наносится материальный ущерб населению и экономике, деградирует природная среда.
Объекты защиты, как и источники опасностей, многообразны. Каждый компонент окружающей среды может быть объектом защиты от опасностей. В порядке приоритета к объектам защиты относятся: человек, сообщество, государство, природная среда (биосфера), техносфера и т. п.
Основное желаемое состояние объектов защиты - безопасное . Оно реализуется при полном отсутствии негативных воздействий опасностей. Состояние безопасности достигается также при условии, когда действующие на объект защиты опасности (потоки) снижены до предельно допустимых уровней воздействия.
Безопасность - состояние объекта защиты, при котором воздействие на него всех потоков вещества, энергии и информации не превышает максимально допустимых значений.
Термин "безопасность" имеет практическое значение лишь применительно к системе "объект защиты - источник опасности". Отсутствие объекта защиты и, тем более, источника опасности переводит разговор о безопасности в беспредметную область.
Чтобы правильно оценить принадлежность процесса обеспечения безопасности к его исполнителю, необходимо термин "безопасность" всегда рассматривать в сочетании с системой "объект защиты - источник опасности". Пользуясь этой схемой, можно правильно оценить обстановку.
Однако одна и та же опасность может проявить себя в двух системах. Например, неисправные тормоза у автомобиля, и, как следствие, наезд на людей, техническая авария автомобиля или и то и другое одновременно. Вывод - опасность проявила себя в двух системах: не обеспечена безопасность пешеходов и автомобиля одновременно. В табл.2 представлены реально существующие системы безопасности человека.
Техногенная деятельность человека рассматривается как гигантская система преобразования, объектом преобразования которой является планета Земля. Если под средой обитания человека понимать окружающую его природную среду и системы, созданные самим человеком, то в географической оболочке Земли необходимо учитывать техносферу. Задачи оптимизации природопользования и охраны окружающей среды невозможно разрешить без учета техногенной безопасности техносферы.
Существует два подхода в рассмотрении категории «техногенная безопасность»:
а) в системе «человек – производство – среда обитания»;
б) в системе «общество – техносфера – природная среда».
Техногенная безопасность (ТБ) – совокупность свойств технических средств (оборудования, технологий, процессов) противостоять совместному воздействию всех факторов, приводящих к ухудшению состояния здоровья, травмам или гибели персонала, а также вредному воздействию на природную среду.
Существуют два пути обеспечения ТБ.
Во-первых, это предотвращение нарушений нормальных режимов работы, защита от вредного воздействия эксплуатационных нагрузок предотвращение отказов и сбоев в работе операторов.
Во-вторых, предотвращение опасного развития уже возникших нарушений нормальных режимов функционирования, исключение случаев перерастания таких нарушений в аварийные и катастрофические ситуации для человека и природной среды.
При глобальном подходе сфера техногенных опасностей разделяется на три показателя техногенных рисков или три типа:
1) угроза жизни и здоровью вследствие аварий, вплоть до глобальной катастрофы;
2) угроза жизни и здоровью вследствие деформации составляющих компонент биосферы;
3) угроза жизни и здоровью людей из-за недостатка природных ресурсов, вплоть до глобального их исчерпания.
Источником материальных, а также значительной части энергетических ресурсов является литосфера. Она одновременно и объект воздействия для таких ведущих отраслей как химическая, нефтехимическая и нефтеперерабатывающая, горно-металлургическая и топливно-энергетическая отрасли мирового хозяйства. Эти же отрасли являются и основными «вредителями» окружающей среды в промышленно развитых регионах. Главное здесь: минимизация получения отходов; утилизация и реутилизация отходов, выбросов, сбросов, т.е. обеспечение замкнутого по материалам и энергии производства; утилизация отходов, которые уже накоплены; изоляция и безопасное хранение токсичных и радиоактивных отходов. Государственное регулирование и управление техногенной безопасностью, техногенное программирование. Техногенная безопасность должна быть органически встроена в социально-экономическую систему государства.
Основные проблемы с обеспечением безопасности техносферы возникают при эксплуатации, так называемых критических систем, к которым относятся энергетические системы (особенно атомные), транспортные системы, системы связи, военно-технические системы, финансовые системы, медицинская и биологическая промышленность, экологически опасные производства, системы управления государством, в особенности силовыми структурами, и ряд других.
Критериями безопасности техносферы являются ограничения, вводимые на концентрации веществ, и потоки энергий в жизненном пространстве (предельно допустимые концентрации и уровни – ПДК и ПДУ).
В тех случаях, когда потоки масс и/или энергий от источника негативного воздействия в среду обитания могут нарастать стремительно и достигать чрезмерно высоких значений (например, при чрезвычайных техногенных ситуациях), в качестве критерия безопасности принимают допустимую вероятность (риск) возникновения травмирующего воздействия в зоне пребывания человека.