![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
яя я яяя я яяя я я яяя я ввввв яяяя ввввв яяяяя в ввя
1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 Годы Рис. 2.1. Виды и число крупнейших бедствий в год (1950—2000): В — одно бедствие
ной пожаров, механических повреждений оборудования, нарушений на линиях связи и энергоснабжения и взрывов технологического оборудования. Источники природных чрезвычайных ситуаций, их поражающие факторы и номенклатура поражающих воздействий приведены в ГОСТ Р. 22.0.06.95 БЧС. Виды и число крупнейших стихийных бедствий в мире с 1950 по 2000 г. приведены на рис. 2.1, экономические потери от них — на рис. 2.2. 2.2. ТЕХНОГЕННЫЕ ОПАСНОСТИ Элементы техносферы создают техногенные опасности, возникающие при загрязнении окружающей среды различными отходами и потоками энергий. Зоны действия техногенных опасностей распространяются на регионы техносферы и примыкающие к ним природные зоны, на территории и помещения объектов экономики, на транспортные, городские и селитебные зоны. В отдельных случаях техногенные опасности проявляются на межрегиональном и глобальном уровнях. Загрязнение атмосферы. Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество примесей, поступающих от естественных и техногенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относят: пыль (растительного, вулканического, космического происхождения, возникающую при эрозии почвы, час- j тицы морской соли); туман; дым и газы от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного происхождения и др. Естественные источники загрязнений бывают либо распределенными, например выпадение космической пыли, либо локальными, например лесные и степные пожары, извержения вулканов. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени. Основное техногенное загрязнение атмосферного воздуха создают автотранспорт, теплоэнергетика и ряд отраслей промышленности (табл. 2.1).
Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются: оксид углерода СО, диоксид серы S02, оксиды азота N0*, углеводороды СйНт и пыль. Основные источники примесей атмосферы и их ежегодные выбросы приведены в табл. 2.2 и 2.3.
Кроме приведенных выше веществ и пыли, в атмосферу выбрасываются и другие, более токсичные вещества. Так, вентиляционные выбросы заводов электронной промышленности содержат пары плавиковой, серной, хромовой и других минеральных кислот, органические растворители и т. п. В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу, их количество увеличивается.
Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от промышленных источников в РФ в 2003 г. в млн т следующие: пыль —2, 3, диоксид серы—4, 6, оксид углерода —4, 9, оксиды азота—1, 4, углеводороды — 1, 2. Каждой отрасли промышленности присущ характерный состав и масса веществ, поступающих в атмосферу. Это определяется прежде Высокие концентрации и миграция примесей в атмосферном воздухе стимулируют их взаимодействие с образованием более токсичных соединений (смога, кислот) или приводят к таким явлениям, как «парниковый эффект» и разрушение озонового слоя. Общая схема реакций образования фотохимического смога сложна и в упрощенном виде может быть представлена реакциями N02 + hv -> NO + О О + 02 -> 03 Спнт + О Спнт + О; } ПАН (пероксиацилнитраты) Смог весьма токсичен, так как его составляющие обычно находятся в пределах: 03 — 60...75 %, ПАН, Н202, альдегиды и др.— 25...40 %. Для образования смога в атмосфере в солнечную погоду необходимо наличие оксидов азота и углеводородов (их выбрасывают в атмосферу автотранспорт, промышленные предприятия). Характерное распределение фотохимического смога по времени суток показано на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Относительные концентрации N02 и 03 в атмосферном воздухе (г. Лос-Андже- лес, 19.07.65 г.) с/с фон р хтгл ^ Фотохимические смоги, впервые обнаруженные в 40-х годах XX в. в г. Лос-Анджелес, теперь периодически наблюдаются во многих городах мира. Кислотные дожди известны более 100 лет, однако проблема этих дождей возникла около 25 лет назад. Источниками кислотных дождей служат газы, содержащие серу и азот. Наиболее важные из них: S02, NOx, H2S. Кислотные дожди возникают вследствие неравномерного распределения этих газов в атмосфере. Например, концентрация S02 (мкг/м3) обычно такова: в городе 50... 1000, на территории около города в радиусе около 50 км 10...50, в радиусе около 150 км 0, 1...2, над океаном 0, 1. Основными реакциями в атмосфере являются: I вариант: S02 + ОН-» HS03; HS03 + ОН H2S04 (молекулы в атмосфере быстро конденсируются в капли); II вариант: S02 + hv -» SO*2(SO*2— активированная молекула диоксида серы); S02 + 02 -» S04; S04 + + 02 S03 + 03; S03 + Н20 -» H2S04. Реакции обоих вариантов в атмосфере идут одновременно. Для сероводорода характерна реакция H2S + 02 -» S02 + Н20 и далее I или II вариант реакции. Источниками поступления соединений серы в атмосферу являются: естественные (вулканическая деятельность, действия микроорганизмов и др.) 31...41 %, антропогенные (ТЭС, промышленность и др.) 59...69 %; всего поступает 91...112 млн т в год. Концентрации соединений азота (мкг/м3) составляют: в городе 10... 100, на территории около города в радиусе 50 км 0, 25...2, 5, над океаном 0, 25. Из соединений азота основную долю кислотных дождей дают NO и N02. В атмосфере возникают реакции: 2NO + 02 -»2N02, N02 + ОН -» HN03. Источниками соединений азота являются: естественные (почвенная эмиссия, грозовые разряды, горение биомассы и др.) 63 %, антропогенные (ТЭС, автотранспорт, промышленность) 37 %; всего поступает 51...61 млн т в год. Серная и азотная кислоты поступают в атмосферу также в виде тумана и паров от промышленных предприятий и автотранспорта. В городах их концентрация достигает 2 мкг/м3. Соединения серы и азота, попавшие в атмосферу, вступают в химическую реакцию не сразу, сохраняя свои свойства соответственно в течение 2 и 8... 10 сут. За это время они могут вместе с атмосферным воздухом пройти расстояния 1000...2000 км и лишь после этого выпадают с осадками на земную поверхность. Различают два вида седментации: влажную и сухую. Влажная — это выпадение кислот, растворенных в капельной влаге, она возника- ет при влажности воздуха 100, 5 %; сухая реализуется в тех случаях, когда кислоты присутствуют в атмосфере в виде капель диаметром около 0, 1 мкм. Скорость седиментации в этом случае весьма мала и капли могут проходить большие расстояния (следы серной кислоты обнаружены даже на Северном полюсе). В нашей стране повышенная кислотность осадков (рН = 4...5, 5) отмечается в отдельных промышленных регионах. Наиболее неблагополучны города Тюмень, Тамбов, Архангельск, Северодвинск, Вологда, Петрозаводск, Омск и др. Плотность выпадения осадков серы, превышающая 4 т/(км2 • год), зарегистрирована в 22 городах страны, а более 8... 12 т/(км2 • год) в городах Алексин, Новомосковск, Норильск, Магнитогорск. Парниковый эффект. Состояние и состав атмосферы определяют во многом величину солнечной радиации в тепловом балансе Земли. На ее долю приходится основная часть поступающей в биосферу теплоты, дж/год: теплота от солнечной радиации составляет 25 • 1023(99, 8 %), теплота от естественных источников (из недр Земли, от животных и др.) —37, 46 • Ю20(0, 18 %), теплота от антропогенных источников (энергоустановок, пожаров и др.) — 4, 2 • 102°(0, 02 %). Экранирующая роль атмосферы в процессах передачи теплоты от Солнца к Земле и от Земли в космос влияет на среднюю температуру биосферы, которая длительное время находилась на уровне около + 15°С. Расчеты показывают, что при отсутствии атмосферы средняя температура поверхности Земли составляла бы приблизительно - 15°С. Основная доля солнечной радиации передается к поверхности Земли в оптическом диапазоне, а излучаемая поверхностью Земли энергия — в инфракрасном (ИК). Поэтому доля отраженной лучистой энергии, поглощаемой атмосферой, зависит от количества многоатомных минигазов (С02, Н20, СН4, 03 и др.) и пыли в ее составе. Чем выше концентрация минигазов и пыли в атмосфере, тем меньше доля отраженной солнечной радиации уходит в космическое пространство, тем больше теплоты задерживается в биосфере за счет парникового эффекта. ИК-излучение поглощается метаном, фреона- ми, озоном, оксидом азота и т. п. в диапазоне длины волн 1...9 мкм, а парами воды и углекислым газом при длине волн 12 мкм и более. В последние годы наметилась тенденция к значительному росту концентраций С02, СН4, N20 и других газов в атмосфере. Так, рост концентраций С02 в атмосфере выглядит следующим образом: Годы........................................ 1850 1900 1970 1979 1990 2000 2030 2050 Концентрация С02, млн-1.. 260 290 321 335 360 380 450...600 700...750 Аналогично изменяются концентрации метана, оксида азота, озона и других газов. Рост концентраций С02 в атмосфере происходит вследствие уменьшения растительности на Земле и увеличения техногенных поступлений. Источниками техногенных парниковых газов являются: теплоэнергетика, промышленность и автотранспорт, они выделяют С02; химические производства, утечки из трубопроводов, гниение мусора и отходов животноводства определяют поступление СН4; холодильное оборудование, бытовая химия — фреонов; автотранспорт, ТЭС, промышленность — оксидов азота и т. п. В результате в биосферу дополнительно поступает теплота порядка 70 • Ю20 Дж/год, при этом на долю отдельных газов приходится, %: С02 —50, фреонов —15, 03 —5, СН4 —20, N202 —10. Доля парникового эффекта в нагреве биосферы в 16, 6 раза больше доли других источников антропогенного поступления теплоты. Рост концентраций минигазов в атмосфере и, как следствие, повышение доли теплоты ИК-излучения, задерживаемой атмосферой, неизбежно сопровождается ростом температуры поверхности Земли. В период с 1880 по 1940 г. средняя температура в северном полушарии возросла на 0, 4°С, а в период до 2030 г. она может повыситься еще на 1, 5...4, 5°С. Это весьма опасно для островных стран и территорий, расположенных ниже уровня моря. По прогнозам ученых, к 2050 г. уровень моря может повыситься на 25...40 см, а к 2100 г.— на 2 м, что приведет к затоплению 5 млн км2 суши, т. е. 3 % суши и 30 % всех урожайных земель планеты. Парниковый эффект в атмосфере — довольно распространенное явление и на региональном уровне. Техногенные источники теплоты (ТЭС, транспорт, промышленность), сконцентрированные в крупных городах и промышленных центрах, интенсивное поступление парниковых газов и пыли, устойчивое состояние атмосферы создают около городов пространства радиусом 50 км и более с повышенными на 1...5°С температурами и высокими концентрациями загрязнений. Эти зоны (купола) над городами хорошо просматриваются из космического пространства. Они разрушаются лишь при интенсивных движениях больших масс атмосферного воздуха. Техногенные загрязнения атмосферы не ограничиваются приземной зоной. Определенная часть примесей поступает в озоновый слой и разрушает его. Разрушение озонового слоя опасно для биосферы, так как оно сопровождается значительным повышением доли ультрафиолетового излучения с длиной волны менее 290 нм, достигающего земной поверхности. Эти излучения губительны для растительности, особенно для зерновых культур, представляют собой источник кан- церогенной опасности для человека, стимулируют рост глазных заболеваний. Основными веществами, разрушающими озоновый слой, являются соединения хлора, азота. По оценочным данным, один атом хлора может разрушить до 105 молекул озона, одна молекула оксидов азота — до 10 молекул. Источниками поступления соединений хлора и азота в озоновый слой могут быть: вулканические газы; технологии с применением фреонов; атомные взрывы; самолеты («Конкорд», военные), в выхлопных газах которых содержатся до 0, 1 % общей массы газов соединения N0 и N02; ракеты, содержащие в выхлопных газах соединения азота и хлора. Состав выхлопных газов космических систем (т) на высоте 0...50 км приведен ниже: Космические системы Соединения Оксиды Пары воды, Оксиды уг- Оксиды хлора азота водород лерода алюминия «Энергия» и «Буран», СССР 0 0 740 750 0 «Шаттл», США.............. 187 7 378 512 177 Значительное влияние на озоновый слой оказывают фреоны, продолжительность жизни которых достигает 100 лет. Источниками поступления фреонов являются: холодильники при нарушении герметичности контура переноса теплоты; технологии с использованием фреонов; бытовые баллончики для распыления различных веществ и т. п. По оценочным данным, техногенное разрушение озонового слоя к 1973 г. достигло 0, 4... 1 %; к 2000 г.-З %, к 2050 г. ожидается 10 %. Ядерная война может истощить озоновый слой на 20...70 %. Заметные негативные изменения в биосфере ожидаются при истощении озонового слоя на 8... 10 % общего запаса озона в атмосфере, составляющего около 3 млрд т. Заметим, что один запуск космической системы «Шаттл» сопровождается разрушением около 0, 3 % озона, что составляет около 107 т озона. В результате техногенного воздействия на атмосферу возможны следующие негативные последствия: 108. превышение ПДК многих токсичных веществ (СО, N02, S02, C„HW, бенз(а)пирена, свинца, безнола и др.) в городах и населенных пунктах; 109. образование смога при интенсивных выбросах NO*, C„Hm; 110. выпадение кислотных дождей при интенсивных выбросах SO* NO,; 111. появление парникового эффекта при повышенном содержании С02, NO*, 03, СН4, Н20 и пыли в атмосфере, что способствует повышению средней температуры Земли; 112. разрушение озонового слоя при поступлении N0* и соединений хлора в него, что создает опасность УФ-облучения. Загрязнение гидросферы. Потребление воды [8] в РФ в 2000 г. достигло 85, 9 км3, в том числе на нужды, %: 113. производственные —57, 9; 114. хозяйственно-питьевые —20, 3; 115. орошение — 13, 7; 116. сельскохозяйственное водоснабжение—2, 1; 117. прочие —6, 0. При использовании воду, как правило, загрязняют, а затем сбрасывают в водоемы. Внутренние водоемы загрязняются сточными водами различных отраслей промышленности (металлургической, нефтеперерабатывающей, химической и др.), сельского и жилищно-коммунального хозяйства, а также поверхностными стоками. Основными источниками загрязнений являются промышленность и сельское хозяйство. Загрязнители делятся на биологические (органические микроорганизмы), вызывающие брожение воды; химические, изменяющие химический состав воды; физические, изменяющие ее прозрачность (мутность), температуру и другие показатели. Биологические загрязнения попадают в водоемы с бытовыми и промышленными стоками, в основном предприятий пищевой, медико-биологической, целлюлозно-бумажной промышленности. Например, целлюлозно-бумажный комбинат загрязняет воду так же, как город с населением 0, 5 млн чел. Биологические загрязнения оценивают биохимическим потреблением кислорода — БПК. БПК5 — это количество кислорода, потребляемое за 5 сут микроорганизмами — деструкторами для полной минерализации органических веществ, содержащихся в 1 л воды. Нормативное значение БПК5 = 5 мг/л. Реальные загрязнения сточных вод таковы, что требуют значений БПК на порядок больше. Химические загрязнения поступают в водоемы с промышленными, поверхностными и бытовыми стоками. К ним относятся: нефтепродукты, тяжелые металлы и их соединения, минеральные удобрения, пестициды, моющие средства. Наиболее опасны свинец, ртуть, кадмий (табл. 2.4). Физические загрязнения поступают в водоемы с промышленными стоками, при сбросах из выработок шахт, карьеров, при смывах с территорий промышленных зон, городов, транспортных магистра- лей, за счет осаждения атмосферной пыли. Всего в 2000 г. в водоемы страны сброшено 55, 6 км3 сточных вод, из них 20, 3 км3 загрязненных (табл. 2.5).
В результате техногенной деятельности многие водоемы мира и нашей страны крайне загрязнены. Уровень загрязненности воды по отдельным ингредиентам превышает 10 ПДК. Наиболее высокий уровень загрязненности воды наблюдается в бассейнах рек Днестр, Печора, Обь, Енисей, Амур, Северная Двина, Волга, Урал. Воздействие на гидросферу приводит к следующим негативным последствиям: 118. снижаются запасы питьевой воды (около 40 % контролируемых водоемов имеют загрязнения, превышающие 10 ПДК); 119. изменяются состояние и развитие фауны и флоры водоемов; 120. нарушается круговорот многих веществ в биосфере; 121. снижаются биомасса планеты и, как следствие, воспроизводство кислорода. Опасны не только первичные загрязнения поверхностных вод, но и вторичные, образовавшиеся в результате химических реакций веществ в водной среде. Так, при одновременном попадании весной 1990 г. в р. Белая фенолов и хлоридов образовались диоксины, содержание которых в 147 тыс. раз превысило допустимые значения. Большую опасность загрязненные сточные воды представляют в тех случаях, когда структура грунта не исключает их попадание в зону залегания грунтовых вод. В ряде случаев до 30...40 % тяжелых металлов из почвы поступает в грунтовые воды.
Загрязнение земель. Нарушение верхних слоев земной коры происходит при: добыче полезных ископаемых и их обогащении; захоронении бытовых и промышленных отходов; проведении военных учений и испытаний и т. п. Почвенный покров существенно загрязняется осадками в зонах рассеивания различных выбросов в атмосфере, пахотные земли — при внесении удобрений и применении пестицидов. Ежегодно из недр страны извлекается огромное количество горной массы, вовлекается в оборот около трети, используется в производстве около 7 % объема добычи. Большая часть отходов не используется и скапливается в отвалах. Примерами значительного накопления отходов, связанных с добычей полезных ископаемых, могут служить терриконы угольных шахт, отвалы вблизи карьеров при наземной добыче руд. Наиболее остро стоит вопрос утилизации отходов в угольной промышленности, поскольку на некоторых шахтах добыча 1 тыс. т угля сопровождается подъемом из шахт до 800 т породы. Оценивая динамику изменения количества образовавшихся токсичных отходов (рис. 2.4), можно сделать вывод о постоянном росте данного показателя в промышленности и, как следствие, в целом по России: с 82, 6 млн т в 1996 г. до 132, 5 млн т в 2000 г. Практически весь объем образующихся токсичных отходов (95 %) имеет промышленное происхождение, а остальные 5 % отходов этой категории распределяются почти поровну между сельским хозяйством (3, 7 млн т) и ЖКХ (3, 4 млн т). По данным Госкомстата России, к 2000 г. в России накоплено 2 млрд т токсичных отходов. Среди отраслей промышленности наибольшие объемы образования отходов отмечены в металлургии, на химических и нефтехимических производствах, в угольной промышленности (табл. 2.6).
В настоящее время одной из самых острых проблем является утилизация и захоронение радиоактивных отходов и, прежде всего, отходов АЭС. Опасны и значительны отходы сельскохозяйственного производства — навоз, остатки ядохимикатов, кладбища животных. В настоящее время в России ежегодно образуется около 150 млн м3 (30 млн т) твердых бытовых отходов (ТБО). По прогнозам, к 2006 г. ежегодное накопление ТБО увеличится до 200 млн м3, что объясняется увеличением доли тары и упаковки в массе продуктов и товаров. К твердым бытовым отходам относятся: бумага и картон, полимерные материалы, стекло, древесина, металлы и др. Эффективность использования и обезвреживания отходов составляет около 40 % (ТБО —3 %). В России имеется 2, 9 тыс. мест захоронения токсичных отходов общей площадью 22 тыс. га. В связи с недостаточным количеством полигонов для складирования и захоронения промышленных и бытовых отходов широко распространена практика размещения их в местах неорганизованного складирования отходов, что представляет особую опасность для окружающей среды. Существенно загрязнение земель в результате седиментации токсичных веществ из атмосферы. Наибольшую опасность представляют предприятия цветной и черной металлургии. Зоны загрязнений их выбросами имеют радиусы около 20...50 км, а превышение ПДК достигает 100 раз. К загрязнителям относятся высокотоксичные свинец, бенз(а)пирен, ртуть и др. На европейской территории России [8] за 2000 г. с осадками выпало: оксидов серы и азота —2, 4 млн т, свинца и его соединений — 2, 739 тыс. т, ртути —68, 8 т, бенз(а)пирена —80 т. Опасны выбросы мусоросжигающих заводов, содержащие тетра- этилсвинец, ртуть, диоксины, бенз(а)пирен и т. п. Выбросы ТЭС содержат бенз(а)пирен, соединения ванадия, радионуклиды, кислоты и другие токсичные вещества. Зоны загрязнения почвы около трубы имеют радиусы 5 км и более. Интенсивно загрязняются пахотные земли при внесении удобрений и использовании пестицидов. В последние годы многие страны стремились к сокращению применения пестицидов. Так, в США их использование с 1976 по 1993 г. сократилось на 60 %, в России — со 150 тыс. т в 1980 г. до 43, 7 тыс. т в 1993 г., однако в 1987 г. около 30 % продуктов питания в РФ содержали концентрацию пестицидов, опасную для здоровья человека. Внесение удобрений компенсирует изъятие растениями из почвы азота, фосфора, калия и других веществ. Однако вместе с удобрениями, содержащими эти вещества, в почву вносятся тяжелые металлы и их соединения, которые содержатся в удобрениях как примеси. К ним относятся: кадмий, медь, никель, свинец, хром и др. Выведение этих примесей из удобрений — трудоемкий и дорогой процесс. Особую опасность представляет использование в качестве удобрений осадков промышленных сточных вод, как правило, насыщенных отходами гальванического и других производств. В табл. 2.7 приведены основные источники и наиболее распространенные группы веществ химического загрязнения почвы.
Техногенное воздействие на почву сопровождается: — отторжением пахотных земель или уменьшением их плодородия. По данным ООН, ежегодно выводится из строя около 6 млн га > плодородных земель; 122. чрезмерным насыщением токсичными веществами растений, что неизбежно приводит к загрязнению продуктов питания растительного и животного происхождения. В настоящее время до 70 % токсичного воздействия на человека приходится на пищевые продукты; 123. нарушением биоценозов вследствие гибели насекомых, птиц, животных, некоторых видов растений; 124. загрязнением грунтовых вод, особенно в зоне свалок и сброса сточных вод. Энергетические загрязнения техносферы. К зонам со значительными техногенными опасностями относятся транспортные магистрали, зоны излучения радио- и телепередающих систем, промышленные зоны и т. п. Возможно проявление опасности при использовании человеком на производстве и в быту технических устройств: электрических сетей и приборов, станков, ручного инструмента, газовых баллонов и газовых сетей, оружия и т. п. Возникновение опасности в таких случаях связано, как правило, с наличием неисправностей в технических устройствах или неправильными действиями человека при их использовании. Уровень опасности при этом определяется энергетическими показателями технических устройств, которые существенно возросли в XX столетии, поскольку человек получил в свое распоряжение мощную технику, огромные запасы углеводородного сырья, химических и бактериологических веществ. Промышленные предприятия, объекты энергетики, связи и транспорт являются основными источниками энергетического загрязнения промышленных регионов, городской среды, жилищ и природных зон. К энергетическим загрязнениям относят вибрационное и акустическое воздействия, электромагнитные поля и излучения, воздействия радионуклидов и ионизирующих излучений. Вибрации в городской среде и жилых зданиях, источниками которых являются технологическое оборудование ударного действия, рельсовый транспорт, строительные машины и тяжелый автотранспорт, распространяются по грунту. Протяженность зоны воздействия вибраций определяется величиной их затухания в грунте, которая, как правило, составляет 1 дБ/м (в водонасыщенных грунтах оно несколько больше). Чаще всего на расстоянии 50...60 м от магистралей рельсового транспорта вибрации затухают. Зоны действия вибраций около кузнечно-прессовых цехов, оснащенных молотами с облегченными фундаментами, значительно больше и могут иметь радиус до 150...200 м. Значительные вибрации и шум в жилых зданиях могут создавать расположенные в них технические устройства (насосы, лифты, трансформаторы и т. п.). Шум в городской среде и жилых зданиях создается транспортными средствами, промышленным оборудованием, санитарно-техниче- скими установками и устройствами и др. На городских магистралях и в прилегающих к ним зонах уровни звука могут достигать 70...80 дБА, а в отдельных случаях 90 дБА и более. В районе аэропортов уровни звука еще выше. Источники инфразвука могут быть как естественного происхождения (обдувание ветром строительных сооружений и водной поверхности), так и техногенного (подвижные механизмы с большими поверхностями — виброплощадки, виброгрохоты; ракетные двигатели, ДВС большой мощности, газовые турбины, транспортные средства). В отдельных случаях уровни звукового давления инфразвука могут достигать нормативных значений, равных 90 дБ, и даже превышать их на значительных расстояниях от источника. Основными источниками электромагнитных полей (ЭМП) радиочастот являются радиотехнические объекты (РТО), телевизионные и радиолокационные станции (PJIC), термические цехи и участки (в зонах, примыкающих к предприятиям). Воздействие ЭМП промышленной частоты чаще всего связано с высоковольтными линиями (BJI) электропередач, источниками постоянных магнитных полей, применяемыми на промышленных предприятиях. Зоны с повышенными уровнями ЭМП, источниками которых могут быть РТО и PJIC, имеют размеры до 100... 150 м. При этом даже внутри зданий, расположенных в этих зонах, плотность потока энергии, как правило, превышает допустимые значения. ЭМП промышленной частоты в основном поглощаются почвой, поэтому на небольшом расстоянии (50... 100 м) от линий электропередач электрическая напряженность поля падает с десятков тысяч вольт на метр до нормативных уровней. Значительную опасность представляют магнитные поля, возникающие в зонах около ЛЭП токов промышленной частоты, и в зонах, прилегающих к электрифицированным железным дорогам. Магнитные поля высокой интенсивности обнаруживаются и в зданиях, расположенных в непосредственной близости от этих зон. В быту источниками ЭМП и излучений являются телевизоры, дисплеи, печи СВЧ и другие устройства. Электростатические поля в условиях пониженной влажности (менее 70 %) создают паласы, накидки, занавески и т. д. Микроволновые печи в промышленном исполнении не представляют опасности, однако неисправность их защитных экранов может существенно повысить утечки электромагнитного излучения. Экраны телевизоров и дисплеев как источник электромагнит- ного излучения в быту не представляют большой опасности даже при длительном воздействии на человека, если расстояния от экрана превышают 30 см. Однако служащие отделов ЭВМ испытывают недомогание при регулярной длительной работе в непосредственной близости от дисплеев. Воздействие ионизирующего излучения на человека может происходить в результате внешнего и внутреннего облучения. Внешнее облучение вызывают источники рентгеновского и у-излучения, потоки протонов и нейтронов. Внутреннее облучение вызывают а- и (3-частицы, которые попадают в организм человека через органы дыхания и пищеварительный тракт. Основные источники ионизирующего облучения человека в окружающей среде и средние эквивалентные дозы облучения приведены ниже (в скобках указаны дозы для населения РФ на равнинной местности): мкЗв/год Естественный фон: космическое облучение................................................... 320(300) облучение от природных источников: внешнее................................................................................. 3590(320) внутреннее........................................................................... 2000(1050) Техногенные источники: медицинское обслуживание................................................... 400...700(1500) ТЭС в радиусе 20 км......................................................... 3...5 АЭС в радиусе 10 км......................................................... 1, 35 радиоактивные осадки (главным образом, последствия испытаний ядерного оружия в атмосфере) 75...200 телевизоры, дисплеи......................................................... 4...5[6] при 1=2 и керамика, стекло................................................................ 10 авиационный транспорт на высоте 12 км................................. 5 мкЗв/ч Для человека, проживающего в промышленно развитых регионах РФ, годовая суммарная эквивалентная доза облучения из-за высокой частоты рентгенодиагностических обследований достигает 3000...3500 мкЗв/год (средняя на Земле доза облучения равна 2400 мкЗв/год). Для сравнения предельно допустимая доза для профессионалов (категория А) составляет 50 • 103 мкЗв/год. Доза облучения, создаваемая техногенными источниками (за исключением облучений при медицинских обследованиях), невелика по сравнению с естественным фоном ионизирующего облучения, что достигается применением средств коллективной защиты. В тех случаях, когда на объектах экономики нормативные требования и правила радиационной безопасности не соблюдаются, уровни ионизирующего воздействия резко возрастают. Рассеивание в атмосфере радионуклидов, содержащихся в выбросах, приводит к формированию зон загрязнения около источника выбросов. Обычно зоны облучения жителей, проживающих вокруг предприятий по переработке ядерного топлива на расстоянии до 200 км, колеблются от 0, 1 до 65 % естественного фона излучения. Миграция радионуклидов в водоемах и грунте значительно сложнее, чем в атмосфере. Это обусловлено не только параметрами процесса рассеивания, но и склонностью радионуклидов к концентрации в водных организмах, к накоплению в почве. Распределение (%) отдельных радиоизотопов между составляющими пресноводного водоема выглядит таким образом:
Эти данные свидетельствуют о том, что вода, составляющая 85 % массы Земли, содержит лишь 27 % радиоизотопов, а биомасса, составляющая 0, 1 %, накапливает до 28 % радиоизотопов. Миграция радиоактивных веществ в почве определяется в основном ее гидрологическим режимом, химическим составом почвы и радионуклидов. Меньшей сорбционной емкостью обладают песчаная почва, большей — глинистая, суглинки и черноземы. Высокой прочностью удержания в почве обладают 90Sr и 137Cs. Ориентировочные значения радиоактивного загрязнения сухой массы культурных растений следующие (Бк/кг):
Эти загрязнения, обусловленные глобальными поступлениями радиоактивных веществ в почву, не превышают допустимые уровни. Опасность возникает лишь в случаях произрастания культур в зонах с повышенными радиоактивными загрязнениями. Опыт ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС показывает, что ведение сельскохозяйственного производства недопустимо на территориях при плотности загрязнения выше 80 Ки/км2, а на территориях, загрязненных до 40...50 Ки/км2, необходимо ограничивать производство семенных и технических культур, а также кормов для молодняка и откормочного мясного скота. При плотности загрязнения 15...20 Ки/км2 по 137Cs сельскохозяйственное производство вполне допустимо. Уровень радиоактивности в жилом помещении зависит от строительных материалов: в кирпичном, железобетонном, шлакоблочном доме он всегда в несколько раз выше, чем в деревянном. Газовая плита привносит в дом не только токсичные газы N0*, СО и др., включая канцерогены, но и радиоактивные газы. Поэтому уровень радиоактивности на кухне может существенно превосходить фоновый при работающей газовой плите. В закрытом, непроветриваемом помещении человек может подвергаться воздействию радона-222 и радона-220, которые непрерывно высвобождаются из земной коры. Поступая через фундамент, пол, из воды или иным путем, радон накапливается в изолированном помещении. Средние концентрации радона обычно составляют (кБк/м3): в ванной комнате 8, 5, на кухне 3, в спальне 0, 2. Концентрация радона на верхних этажах зданий обычно ниже, чем на первом этаже. Избавиться от избытка радона можно проветриванием помещения. В этом отношении поучителен опыт Швеции: с начала 50-х годов в стране проводится кампания по экономии энергии, в том числе путем уменьшения проветривания помещений. В результате средняя концентрация радона в помещениях возросла с 43 до 133 Бк/м3 при снижении воздухообмена с 0, 8 до 0, 3 м3/ч. По оценкам, на каждый 1 ГВт/год электроэнергии, сэкономленной за счет уменьшения проветривания помещений, шведы получили дополнительную коллективную дозу облучения в 5600 чел • Зв. Из рассмотренных энергетических загрязнений в современных Условиях наибольшее негативное воздействие на человека оказывают Радиоактивное и акустическое загрязнения. 2.3. АНТРОПОГЕННЫЕ ОПАСНОСТИ Деятельность человека является важным, необходимым звеном, обеспечивающим взаимосвязь технических систем. При этом человек, оперируя энергетическими и информационными потоками, решает задачи, состоящие из ряда этапов: восприятие информации; ее оценка, анализ и обобщение на основе заранее заданных и сформулированных критериев, принятие решения о дальнейших действиях, исполнение принятого решения. Однако на всех этапах деятельности возможны ошибочные действия человека. Анализ данных по техногенным авариям и катастрофам показывает, что значительная доля опасностей возникает в результате ошибочных, неправильно принятых человеком решений, когда он сам становится источником опасности. По статистике около 45 % аварийных ситуаций на АЭС, свыше 60 % аварий на объектах с повышенным риском, 80 % авиакатастроф и катастроф на море, а также 90 % автомобильных аварий происходит из-за неправильных действий людей. Ошибка определяется как невыполнение поставленной задачи (или выполнение человеком запрещенного действия), которое может явиться причиной тяжелых последствий — травм, гибели людей, повреждения оборудования или имущества либо нарушения нормального хода запланированных операций. Ошибки по вине человека могут происходить в различных сферах и условиях его жизнедеятельности: 125. на отдыхе, во время путешествия, при занятии спортом: при управлении автотранспортом; неосторожном обращении с огнем, острыми предметами, оружием; при купании в водоемах; во время путешествия в горах; на тренировках и соревнованиях по различным видам спорта; 126. в быту: при использовании электроприборов, бытового газа, открытого огня, ядохимикатов, инструмента и приспособлений; при обращении с бытовыми отходами, кипящими жидкостями, с предметами, содержащими ртуть; потреблении недоброкачественных продуктов, алкоголя, медикаментов и т. д.; 127. в сфере производственной деятельности: при нарушении установленного режима работы и бездействии в момент, когда его участие в процессе деятельности необходимо; 128. в чрезвычайных ситуациях естественного и техногенного происхождения, связанные, как правило, с неподготовленностью людей к действиям в ЧС; с неумением их предвидеть, например при обраще- нйй с горючими и взрывчатыми веществами или управлении сложными техническими системами; при сходе лавин, селей и т. п.; 129. при общении людей между собой: источниками ошибок могут быть непорядочность, небрежность, месть, ревность, оскорбления, религиозные и национальные конфликты и т. п.; 130. при управлении экономикой и государственной деятельности — ошибки часто обусловлены стремлением людей нарушить законы природы: например, строительство ЦБК на оз. Байкал, проекты поворота Северных рек на юг и др. Свойство человека ошибаться является функцией его психологического состояния, и интенсивность ошибок во многом зависит от состояния окружающей среды и действующих на человека нагрузок. Установлено, что зависимость частоты появления ошибок от действующих нагрузок является нелинейной. Так, при очень низком уровне нагрузок большинство операторов работают неэффективно (задание кажется скучным и не вызывает интереса), и качество работы не соответствует должному. При умеренных нагрузках качество работы оператора оказывается оптимальным, поэтому умеренную нагрузку можно рассматривать как условия, достаточные для обеспечения внимательной работы человека-оператора. Но при дальнейшем увеличении нагрузок качество работы человека ухудшается, что объясняется, главным образом, такими проявлениями физического стресса, как страх, беспокойство, учащение пульса и частота дыхания, повышение температуры, выброс в кровь адреналина и т. п. В системе «человек — среда обитания» человек является самой изменчивой составляющей. Его поведение определяется массой индивидуальных факторов. Часто разные операторы аналогичные задания выполняют неодинаковыми действиями. Основные особенности личности и состояния организма человека, толкающие его к совершению ошибок, можно разделить на врожденные особенности и временные состояния. К врожденным особенностям относятся физиологические характеристики человека и его наследственности, в том числе органы чувств (слух, зрение, обоняние, осязание, вкус), опорно-двигательная (мышечная сила, скорость движения, координация и т. п.) и психомоторная системы (рефлексы, реакции и т. д.), интеллект (уровень знаний, способность ориентироваться). Временные состояния, такие как физическая и психологическая усталость, приводящие к снижению внимания и мышечной силы, Ухудшению состояния здоровья и работоспособности, способствуют возникновению ошибок. В качестве факторов, отвлекающих внимание, могут быть временные функциональные нарушения организма (например, неожиданно появившаяся острая головная боль, головокружение, судорога мышцы и т. п.), временное переключение внимания на какое-то событие или предмет, не связанные с работой; утомление, внезапное внешнее воздействие (шум или яркая вспышка света). Причины ошибок подразделяют на непосредственные, главные и способствующие. Непосредственные причины ошибок зависят от психологической структуры действий оператора (ошибки восприятия — не узнал, не обнаружил; ошибки памяти — забыл, не запомнил, не сумел восстановить; ошибки мышления — не понял, не предусмотрел, не обобщил; ошибки принятия решения, ответной реакции и т. п.) и вида этих действий, т. е. от психологических закономерностей, определяющих оптимальную деятельность — несоответствие психическим возможностям переработки информации (объем или скорость поступления информации, отношение к порогу различения, малая длительность сигнала и т. д.) от недостатка навыка (стандартные действия при нестандартной ситуации) и структуры внимания (не сосредоточился, не собрался, не переключился, быстро устал). Главные причины связаны с рабочим местом, организацией труда, подготовкой оператора, состоянием организма, психологической установкой, психическим состоянием организма. Способствующие причины зависят от особенностей личности (характера, темперамента, коммутативных особенностей), состояния здоровья, внешних условий, профессионального отбора, обучения и тренировки. Причины ошибок можно также классифицировать, используя кибернетическую схему. Это ошибки: 131. в ориентации (неполучение информации); 132. в принятии решения (неправильные решения); 133. в выполнении действий (неправильные действия). Ошибки в ориентации наиболее распространенные и возникают обычно из-за отсутствия сигнала, слабого сигнала или множества одновременных сигналов. Ошибки в принятии решения могут возникать и в том случае, когда получена вся необходимая достоверная информация и в достаточном объеме, но процесс анализа, переработки и осмысления ее был неверным, или из-за неадекватной оценки ситуации, неприспособленности к работе из-за недостатка знаний, опыта. Иногда информация и принятое решение могут быть правильными, но ответное действие ошибочным. Неправильное действие может проявляться и в бездействии оператора в тот момент, когда его дейст- вне необходимо (неспособность к действию, нарушение последовательности действий) или в неправильном выборе действий (неадекватное расположение приборов, недостаточность внимания, усталость и т. д.). Виды ошибок, допускаемых человеком на различных стадиях создания и использования технических систем, можно классифицировать следующим образом: 134. ошибки проектирования — обусловлены неудовлетворительным качеством проектирования. Например, управляющие устройства и индикаторы могут быть расположены настолько далеко друг от друга, что оператор будет испытывать затруднения при одновременном пользовании ими; 135. ошибки изготовления и ремонта — например, неправильной сварки, неправильного выбора материала, изготовления изделия с отклонениями от конструкторской документации; 136. ошибки технического обслуживания в процессе эксплуатации вследствие недостаточной подготовленности обслуживающего персонала, неудовлетворительного оснащения необходимой аппаратурой и инструментами; 137. ошибки обращения возникают вследствие неудовлетворительного хранения изделий или их транспортировки с отклонениями от рекомендаций изготовителя; 138. ошибки в организации рабочего места — теснота рабочего помещения, повышенная температура, шум, недостаточная освещенность и т. п.; 139. ошибки в управлении коллективом — недостаточное стимулирование специалистов, их психологическая несовместимость и т. п. Перечень допускаемых человеком типичных ошибок не может быть точным и неоспоримым, поскольку свойство человека ошибаться является функцией его психофизиологического состояния, а частота появления ошибок во многом определяется состоянием внешней среды и интенсивностью действующих нагрузок. При оценке роли антропогенных опасностей в их общей совокупности следует понимать, что во многих случаях они играют роль «спускового механизма» — инициатора возникновения многих техногенных, а иногда и естественных опасностей. Так, неправильная оценка водителем дорожной ситуации может привести к потере управления автомобилем, а затем и к взрыву и пожару последнего с непредсказуемыми последствиями. Решение о строительстве ЦБК на оз. Байкал привело в дальнейшем к техногенному загрязнению озера отходами комбината. Принятие решений о проведении подземных испытаний ядерного оружия может при их реализации привести к значительным изменениям в земной коре и стать инициатором землетрясений и т. д. Контрольные вопросы к главе 2 1. Перечислите естественные опасности. 2. Назовите причины появления и роста техногенных опасностей в среде обитания. 3. Как возникают кислотные дожди? 4. Опишите явление, которое называют «парниковый эффект». 5. Какие вещества загрязняют гидросферу? 6. Перечислите виды энергетических загрязнений техносферы. 7. Назовите причины возникновения и виды ошибок оператора. Глава 3 ЗОНЫ С ВЫСОКОЙ СОВОКУПНОСТЬЮ ОПАСНОСТЕЙ В ТЕХНОСФЕРЕ Зонами повышенной опасности в техносфере являются: индустриально развитые регионы, промышленные и селитебные зоны крупных городов: производственная среда объектов экономики; зоны воздействия стихийных природных явлений и техногенных аварий на объектах экономики и на транспорте. В этих зонах на людей воздействуют, как правило, совокупности опасностей. 3.1. ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА РЕГИОНОВ И КРУПНЫХ ГОРОДОВ По регионам России выбросы и сбросы загрязняющих веществ распределяются неравномерно. Ниже приведены данные по выбросам и сбросам в регионах России, %:
Регион Северный Северо-Западный Калининградская область Центральный Центрально-Черноземный Волго-Вятский Поволжский Северо-Кавказский 0, 2 6, 7 2, 9 2, 3 6, 8 2, 8 Доля сбросов 5, 8 8, 4 0, 7 20, 6 2, 4 4, 4 9, 6 15, 5 Регион Доля выбросов Доля сбросов Уральский 22, 6 12, 0 Западно-Сибирский 17, 4 6, 0 Восточно-Сибирский 18, 2 9, 3 Дальневосточный 4, 9 5, 3 Наибольшие загрязнения поступают в Уральский, Центральный, Северный, Восточно-Сибирский и Западно-Сибирский регионы. Более полное представление о состоянии окружающей среды дают сведения о загрязнениях по отдельным городам и промышленным центрам. Список городов с максимальными концентрациями загрязняющих веществ в атмосферном воздухе выше 10 ПДК в 2000 г. состоял из 40 городов, где проживают 23, 3 млн чел. Практически все города с населением более 1 млн человек, а также Санкт-Петербург и Москва должны быть отнесены к I или II категории экологического неблагополучия, которые оцениваются как «наиболее высокое» и «очень высокое». Как правило, это крупные промышленные центры с такими отраслями производства, как металлургия, химия и нефтехимия (табл. 3.1).
Чрезвычайно высокая насыщенность крупных городов транспортом вносит очень весомый вклад в их загрязнение. Доля выбросов автотранспорта в загрязнении воздушного бассейна, как правило, составляет 40...50 % и более, в Москве приближается к 90 %. В связи с бурным развитием автомобилизации в последние годы проблема загрязнения воздушного бассейна обостряется. Большая интенсивность движения транспортных потоков в улично-дорожной сети городов, достигающая 1000...3000 авт/ч и более, при несовершенстве и чрезвычайной загруженности улично-дорожной сети определяет повышенное загрязнение основными компонентами автомобильных выбросов — оксидами азота, бенз(а)пиреном, оксидом углерода. С негативным воздействием транспорта связано и шумовое загрязнение городов. Около 40...50 % населения крупных городов живут в условиях акустического дискомфорта. На наиболее загруженных городских магистралях, вдоль железных дорог и в зонах влияния аэропортов допустимые уровни шума превышаются на 30...40 дБ, что представляет опасность для здоровья населения. К наиболее загрязненным почвам металлами относятся территории и примыкающие к ним зоны следующих городов России: Норильск, Мончегорск, Санкт-Петербург, Белово, Кировград, Рудная Пристань и др. Загрязнение почв Санкт-Петербурга в долях от ПДК составляет: Загрязняющее вещество Зоны отдыха селитебная промышленная Никель.................................. 1, 5 1, 5 2, 6 Медь...................................... 1, 6 1, 8 4, 2 Ртуть..................................... 0, 2 0, 1 0, 2 Свинец.................................. 3, 0 3, 6 5, 5 Процесс урбанизации «наградил» крупные города и другими факторами неблагополучия. Прежде всего, это нарушения микроклиматического режима, изменения режима подземных вод и определяемые этим процессы подтопления городских территорий, загрязнение подземных и поверхностных вод. В результате значительных техногенных нагрузок в большинстве городов происходит дальнейшая деградация растительности, что ухудшает состояние городской среды. 3.2. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ СРЕДА Производственная среда — это часть техносферы, обладающая повышенной совокупностью негативных факторов. Основными носителями травмирующих и вредных факторов в производственной среде являются машины и другие технические устройства, химически и биологически активные предметы труда, источники энергии, нерег- ламентированные действия работающих, нарушения режимов и организации деятельности, а также отклонения от допустимых параметров микроклимата рабочей зоны. Травмирующие и вредные факторы подразделяют на физические, химические, биологические и психофизиологические. Физические факторы — движущиеся машины и механизмы, повышенные уровни шума и вибраций, электромагнитных и ионизирующих излучений, недостаточная освещенность, повышенный уровень статического электричества, повышенное значение напряжения в электрической цепи и др.; химические — вещества и соединения, различные по агрегатному состоянию и обладающие токсическим, раздражающим, сенсибилизирующим, канцерогенным и мутагенным воздействием на организм человека и влияющие на его репродуктивную функцию; биологические — патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы и др.) и продукты их жизнедеятельности, а также животные и растения; психофизиологические — физические перегрузки (статические и динамические) и нервно-психические (умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки). Травмирующие и вредные факторы производственной среды, характерные для большинства современных производств, приведены в табл. 3.2. Конкретные производственные условия характеризуются совокупностью негативных факторов, а также различаются по уровням вредных факторов и риску проявления травмирующих факторов.
|