Ноксология/Естественные опасности

Естественные опасности возникают при изменении абиотических факторов биосферы и при стихийных природных явлениях. Организм человека постоянно находится во взаимодействии с окружающей его средой. Жизнь человека на урбанизированной территории неразрывно связана со следующими этапами деятельности: труд, пребывание в городской среде, использование транспортных средств, пребывание в сфере быта, активный и пассивный отдых.

Повседневные естественные опасности

К повседневным абиотическим факторам относятся:

1. климатические (атмосферные) факторы (температура и влажность воздуха, скорость ветра, атмосферное давление, газовый состав воздуха, осадки, прозрачность атмосферы, излучение Солнца и др.);
2. факторы водной среды (температура воды, ее состав, кислотность и др.);
3. почвенные факторы (состав, кислотность, температура и др.);
4. топографические факторы (высота над уровнем моря, крутизна склона и др.).

Температура воздуха и излучение Солнца — наиболее важные абиотические факторы. От температуры зависят обмен веществ и жизнь организмов, их географическое распространение. Самая низкая температура -89,2 °C зафиксирована 21 июля 1983г. в Антарктиде. Самым холодным обитаемым местом в мире считается село Оймякон (Якутия, Россия). В 1933г. здесь фиксировалось -68 °С. Самая высокая температура в тени +58 °С зафиксирована 13 сентября 1922г. в Ливии. Реальные температурные условия пребывания человека в атмосферном воздухе могут изменяться в широких пределах: от -30 °С и ниже (работа на открытых площадках в зимних условиях) до +40 °С и выше при пребывании в условиях жаркого климата.

Установлено, что при достижении температурного уровня в 27...28 °С эффективность работы человека снижается, а число ошибок возрастает. Нижняя граница допустимого температурного уровня +18 °С. Известно также, что при температуре +13 °С несчастные случаи на производстве происходят на 34 % чаще, чем при 18 °С.

Излучение Солнца, представляющее собой электромагнитные волны различной длины, также крайне значимо для живой природы и для человека. Оно является основным внешним источником энергии, определяет продолжительность светового дня, его видимый диапазон излучения обеспечивает непосредственную связь организма с окружающим миром, давая до 90 % информации о нем. Но современному человеку не хватает дневного естественного света. Значительная часть работы и отдыха человека протекает при искусственном освещении. Отклонения температуры атмосферного воздуха от допустимой и недостаточная освещенность поверхностей солнечным излучением сопровождаются возникновением естественных опасностей, действующих на человека. Отклонения иных абиотических факторов также могут стать причиной возникновения естественных опасностей, но их проявление возникает, как правило, реже и менее значимо для жизнедеятельности человека.

Опасности стихийных явлений

В условиях современной техносферы возможно негативное воздействие стихийных явлений. К ним относятся землетрясения, наводнения, штормовые ветры, снежные метели и заносы, оползни, карстовые явления, просадки и провалы, грозы и т.п.

Землетрясения

Наибольшее воздействие землетрясения оказывают на здания и сооружения, которые подразделяются на три типа:

А – здания из рваного камня, сельские постройки, дома из кирпича сырца, глинобитные дома;

Б – кирпичные дома, здания крупноблочного типа, здания из естественного тесаного камня;

В – здания панельного типа, каркасные железобетонные здания, деревянные дома хорошей постройки.

При этом регламентируют пять степеней повреждения зданий и сооружений:

1. легкие повреждения: тонкие повреждения в штукатурке и откалывание небольших ее кусков;
2. умеренные повреждения: небольшие трещины в стенах, откалывание довольно больших кусков штукатурки, падение кровельных черепиц, трещины в дымовых трубах и падение частей дымовых труб;
3. тяжелые повреждения: глубокие и сквозные трещины в стенах, падение дымовых труб;
4. разрушения: обрушения внутренних стен и стен заполнения каркаса, проломы в стенах, обрушение частей зданий, разрушение связей между отдельными частями зданий;
5. обвалы: полное разрушение зданий.

12-балльная шкала интенсивности землетрясений Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64).
Шкала магнитуд землетрясения (шкала Рихтера).
Шкала Японского метеорологического агентства.

Наводнения

Среди стихийных явлений наводнения по повторяемости, по масштабам воздействия и по материальному ущербу стоят в России на первом месте. Причины возникновения наводнений многообразны. К ним относят:

1. половодья, обычно весенние, из-за таяния снега и половодья при интенсивных дождях в бассейнах равнинных рек;
2. наводнения из-за заторов (весной) и зажоров (осенью), возникающие из-за скопления на реках шуги и льда;
3. наводнения, вызванные подъемом закрытых морей (Каспийское море);
4. нагонные наводнения (река Нева);
5. наводнения, вызванные подводными землетрясениями;
6. наводнения из-за прорыва плотины.

При наводнениях происходит достаточно быстрый подъем воды и затопление прилегающей местности. Часто при этом возникают подтопления, когда вода проникает в подвалы зданий через канализационную сеть (при сообщении канализации с рекой), по разного рода канавам и траншеям, а также из-за значительного подпора грунтовых вод. При наводнениях нарушаются пути сообщения, выходят из строя телефонная связь, электроснабжение и т.п. В дальнейшем происходит размыв оснований зданий и сооружений и непрерывное углубление промоин. От размывающего действия текущей воды может происходить разрушение мостовых на улицах городов, а также кирпичных зданий в течение 5-10 суток. Более устойчивы в этом отношении блочные бетонные здания с фундаментом из бетонных и железобетонных блоков и плит. Такие здания с заполненными водой подвалами длительно сохраняют общую устойчивость.

Вторичными последствиями наводнений являются:

• загрязнения воды и местности веществами из разрушенных и затопленных хранилищ, промышленных и сельскохозяйственных предприятий;
• массовые заболевания людей и животных;
• аварии на транспортных и инженерных коммуникациях;
• оползни, обвалы, изменения ландшафта.

Штормовые ветры

По определению специалистов циклон — это замкнутая область атмосферного возмущения с пониженным давлением в центре и вихревым движением воздуха. Разрушительное действие циклонов определяется дождевыми осадками (снегом) и скоростным напором ветра. Согласно строительным нормам, максимальное нормативное значение ветрового давления для территории России составляет 0,85 кПа, что при нормальной плотности воздуха 1,22 кг/м3 соответствует скорости ветра 37,3 м/с. Однако, как показывает практика, далеко не все сооружения выдерживают ветер даже меньшей силы. Велика также разрушительная сила ударов от предметов, уносимых сильными ветрами. Зимой при прохождении циклонов возникают метели. В соответствии с си-лой ветра метели делят на пять категорий: слабые, обычные, сильные, оченьсильные и сверхсильные. В зависимости от того, как снег переносится ветром; различают несколько видов метели: верховая, низовая и общая метели, Для людей большую опасность представляют сильные метели в тот момент, когда они находятся вне населенных пунктов на открытой местности. Для визуальной оценки скорости ветра по его действию на наземные предметы или по волнению на море в 1806 г. английский адмирал Ф. Бофорт разработал условную шкалу. В 1963 г. Всемирная метеорологическая организация уточнила эту шкалу.

Ветровые движения атмосферного воздуха происходят почти параллельно земной поверхности, поэтому под скоростью ветра подразумевается горизонтальная составляющая ветрового движения. Воздействие ветра небезопасно, поэтому его приходится учитывать в повседневной жизни. Так, на Камчатке при скорости ветра 30 м/с и более, по распоряжению местных органов, прекращают работу школьные учреждения, детские сады и ясли, а при ветре более 35 м/с не выходят на работу женщины. При проектировании сооружений предусматривают, чтобы они могли противостоять самым сильным ветрам. Для территории России максимальное значение скорости ветра при проектировании зданий и сооружений принято 37,3 м/с или 134 км/ч, что соответствует силе ветра в 12 баллов.

Оползни

Смещения на более низкий уровень масс горных пород по склону под воз-действием собственного веса и дополнительной нагрузки называются оползнями. Главными причинами их возникновения являются подмыв склона, его переувлажнение, сейсмические толчки и хозяйственная деятельность человека. В результате одного или нескольких из указанных факторов нарушается равновесие склона и он приходит в скользящее движение, которое продолжается до достижения склоном нового равновесного состояния. При этом перемещаются значительные массы пород, что может привести к катастрофическим последствиям и приобрести характер стихийного бедствия. Оползни могут разрушать отдельные объекты и подвергать опасности целые населенные пункты, выводить из оборота сельскохозяйственные угодья, создавать опасность при эксплуатации карьеров, повреждать транспортные коммуникации, трубопроводы, энергетические сети и угрожать плотинам. Оползни образуются как на естественных склонах, так и в искусственных земляных сооружениях с крутыми откосами. На оползневых склонах различают шесть основных элементов оползней (рис. 1.3). Большую часть потенциальных оползней можно предотвратить, если свое-временно и качественно осуществить комплекс мероприятий, направленных на контроль, прогнозирование и предотвращение возникновения оползневых процессов

Карстовые явления

Они проявляются в процессе растворения, выщелачивания или механического размывании пород грунта подземными водами, в результате чего в толще земли образуются пустоты, пещеры, вертикальные воронки и колодцы, а на поверхности земли создаются просадки и провалы. Карст образуется только при наличии в толще земли легко размываемых пород — известняков, доломитов, мела, гипса, а также некоторых рыхлых пород, как, например, лёсса. Образующиеся вследствие карстовых явлений на поверхности земли просадки и провалы изменяют естественный рельеф, создавая неровности с колодцами и воронками. Просадки и провалы вызывают разрушение зданий, коммуникаций и инженерных сооружений. Наличие карстовых явлений, возможность и вероятность возникновения просадок и провалов на поверхности земли, отсутствие уверенности в стабильности рельефа усложняют градостроительное использование территорий и приводят к планировочным ограничениям в жилой и промышленной застройке.

Просадки и провалы

Помимо рассмотренных карстовых явлений, на ряде территорий России и даже в некоторых городах наблюдаются просадки, а иногда провалы грунта. Просадки представляют собой незначительные вертикальные смещения поверхности территории, возникающие в результате уплотнения грунта. При провалах вертикальные смещения грунта достигают нескольких десятков метров (до 50 м и более). Явление просадочности может быть вызвано двумя факторами: хозяйственная деятельность человека и свойства некоторых горных пород. Провалы обычно возникают вследствие образовавшихся в земных недрах пустот, нарушивших равновесие окружающих пород (подземные выработки полезных ископаемых). Просадки и провалы в районах горных подземных выработок имеют место в Свердловской области, в Кузбассе и некоторых других районах России. Многие города и рабочие поселки расположены на территориях с подземными выработками, осуществляемыми при добыче полезных ископаемых. В своем развитии выработки часто оказываются непосредственно под территорией города. В местах горных выработок равновесие в породах над выработками нарушается, происходит сдвижение и прогиб пластов, их обрушение и, как следствие, поверхность земли над выработками оседает, а иногда даже проваливается. Образование просадок и провалов зависят от геологических условий, глубины и размеров выработок. Так, близость к поверхности земли, большая ширина выработки и малая плотность породы в кровле способствуют быстрому образованию провалов, значительных по площади и глубине. Выработки, пройденные даже на сравнительно большой глубине, не могут считаться безопасными, хотя на поверхности земли просадки проявляются через сравнительно длительный срок.

Грозы

Они являются довольно распространенным и опасным атмосферным явлением (см. также снежные грозы). На всей Земле ежегодно проходит порядка 16 млн. гроз и каждую секунду сверкает около 100 молний. Разряд молнии чрезвычайно опасен. Он может вызвать разрушения, пожары и гибель людей. Установлено, что средняя продолжительность одного грозового цикла составляет примерно 30 мин, а электрический заряд каждой вспышки молнии соответствует 20-30 Кл (иногда до 80 Кл). На равнинной местности грозовой процесс включает образование молний, направленных от облаков к земле. Заряд движется вниз ступеньками длиной по 50-100 м, пока не достигнет земли. Когда до земной поверхности остается примерно 100 м, молния «нацеливается» на какой-либо возвышающийся предмет.

Своеобразным электрическим явлением является шаровая молния. Она имеет форму светящегося шара диаметром 20-30 см, движущегося по неправильной траектории и исчезающего беззвучно или со взрывом. Шаровая молния существует несколько секунд, но может вызвать разрушения и человеческие жертвы. В Подмосковье, например, ежегодно из-за грозовых разрядов в летний период происходит около 50 пожаров. Повторяемость гроз в мае на территории России: С.-Петербург — 2; Москва — 3; Ростов-на-Дону — 4; Сочи — 2; Краснодар — 5; Волгоград — 4; Самара — 3; Екатеринбург — 3; Новосибирск — 4; Красноярск — 2; Иркутск — 1; Якутск, Мурманск — одна гроза в несколько лет. Повторяемость гроз обычно возрастает на 10…15 % в годы высокой солнечной активности.

Оценка опасности воздействия молнии основана на статистике частоты гроз с опасными молниями в данном районе и носит вероятностный характер. Такая оценка в середине 1980-х годов была проделана для Москвы по результатам наблюдений 11 метеорологических станций. Для расчетов было введено понятие «грозового сезона», в который вошли четыре месяца с мая по август — 123 дня. Число грозовых дней за сезон в Москве (за площадь Москвы был принят круг радиусом 20 км) составляет в среднем 37 дней.

Существует два вида воздействия молнии на объекты: воздействие прямого удара молнии и воздействие вторичных проявлений молнии. Прямой удар сопровождается выделением большого количества теплоты и вызывает разрушение объектов и воспламенение паров ЛВЖ, различных сгораемых материалов, а также сгораемых конструкций зданий и сооружений.

Под вторичным проявлением молнии подразумеваются явления, которые сопровождаются проявлением разности потенциалов на металлических конструкциях, трубах и проводах внутри зданий, не подвергшихся прямому удару молний. Высокие потенциалы, наведенные молнией, создают опасность искрения между конструкциями и оборудованием. При наличии взрывоопасной концентрации паров, газов или пыли сгораемых веществ это приводит к воспламенению или взрыву.

Как следует из рассмотренного выше, многие стихийные процессы и явления, возникающие в природе, часто сопровождаются их негативным взаимодействием с объектами техносферы (разрушение зданий, транспортных магистралей, взрывы и возгорания сооружений, прорыв плотин и т.п.). В этих случаях воздействие естественных опасностей на людей и окружающую среду, как правило, усиливается и поэтому их суммарное влияние целесообразно называть естественно-техногенным, а возникшие при этом опасности — естественно-техногенными.

Следует отметить устойчивую тенденцию к росту количества землетрясений в период 1998-2008 гг. Несмотря на то, что, начиная с 1955 г., общее количество тропических ураганов уменьшается, их мощность систематически увеличивается. Так, в период с 1975 по 1989 гг. по всей Земле отмечен 171 ураган максимальной мощности, в то время как в период с 1990 по 2004 гг. их количество увеличилось до 269.

Антропогенные и антропогенно-техногенные опасности

К антропогенным опасностям относят неправильные или несанкционированные действия людей (групп лиц). Как уже сказано выше, негативные воздействия собственно человека на природу и себе подобных ограничены его низкими энергетическими возможностями. Однако влияние человека на окружающий мир может многократно возрасти, если человек взаимодействует с техническими системами или современными технологиями. В этом случае опасности следует называть антропогенно-техногенными. Взаимосвязь человека с технической системой может быть описана через информационную модель, которая объединяет сенсорное и сенсомоторное поля. К сенсорному (чувствительному) полю информационной модели относят комплекс сигналов, которые воспринимаются человеком непосредственно от системы (шум, вибрация, ЭМП) и из ряда сигнальных показаний приборов, индикаторов. К сенсомоторному полю относят комплекс сигналов от органов управления — рычагов, ручек, кнопок.

Совместимость человека и технической системы можно условно разделить на пять видов.

1. Биофизическая совместимость человека и системы состоит в достижении разумного компромисса между физиологическим состоянием и работоспособностью человека, с одной стороны, и различными факторами, характеризующими систему с учетом объема, качества выполняемых им задач, и продолжительности работы, с другой. Здесь должны быть обоснованы и выбраны номинальные и предельные значения отдельных воздействий на организм человека с целью обеспечения минимальной опасности и максимально возможной производительности.
2. Энергетическая совместимость предусматривает создание органов управления системы и выбор оператора так, чтобы они гармонировали в отношении затрачиваемой мощности, скорости, точности, оптимальной загрузки конечностей оператора.
3. Пространственно-антропометрическая совместимость человека и системы состоит в учете антропометрических характеристик и некоторых физиологических особенностей человека при создании рабочего места.
4. Технико-эстетическая совместимость состоит в творческой и эстетической удовлетворенности человека от процесса труда как совокупности физических и интеллектуальных сил с элементами творческой целенаправленности.
5. Информационная совместимость означает соответствие возможностям человека по приему и переработке потока закодированной информации и эффективному положению управляющих воздействий в системе.

Реакция человека на любое внешнее воздействие (раздражение) и превращение ее в защитное действие хорошо прослеживаются на схеме рефлекторной дуги.

При длительном воздействии раздражителя происходит адаптация рецептора и его чувствительность снижается; однако, когда действие раздражителя прекращается, чувствительность рецептора растет снова. Для адаптации рецепторов нет одного общего закона. Различают быстро адаптирующиеся (например, барорецепторы) и медленно адаптирующиеся рецепторы (фоторецепторы). Полученная рецепторами информация, закодированная в нервных импульсах, передается по нервным путям в центральные отделы и используется для координирующей работы исполнительных органов. Иногда поступающая информация непосредственно переключается на исполнительные органы. Такой принцип переработки информации заложен в основу многих безусловных рефлексов (врожденных, наследственно передающихся). Например, сокращение мышц конечностей, раздражаемых электрическим током, теплотой или химическими веществами, вызывает реакцию удаления конечности от раздражителя. При длительном воздействии раздражителя на основе приобретенного опыта формируются условные рефлексы.

Человек обладает рядом специализированных периферийных образований — органов чувств, обеспечивающих восприятие действующих на организм внешних раздражителей (из окружающей среды). К ним относят органы слуха, зрения, обоняния, вкуса, осязания. Не следует смешивать понятия орган чувств и рецептор, например глаз — орган зрения, а сетчатка — фоторецептор, один из компонентов органа зрения. Помимо сетчатки в состав органа зрения входят преломляющие среды глаза, различные его оболочки, мышечный аппарат. Понятие «орган чувств» в значительной мере условно, так как сам по себе он не может обеспечить ощущение. Для возникновения субъективного ощущения необходимо, чтобы возбуждение возникло на рецепторах и поступило в центральную нервную систему. С помощью органов чувств человек получает обширную информацию об окружающем мире.

Нервная система человека подразделяется на центральную нервную систему, включающую головной и спинной мозг, и периферическую (ПНС), которую составляют нервные волокна и узлы, лежащие вне ЦНС. Нервная система функционирует по принципу рефлекса. Рефлексом называют любую ответную реакцию организма на раздражение из окружающей или внутренней среды, осуществляющуюся с участием ЦНС. Защитные функции организма, преимущественно двигательные, реализуются через мозг и его память. И только когда там не найдено адекватной программы реакции на сигнал, подключается сознание, прежде всего проявляя стереотипность мышления.

Человек обладает долговременной и кратковременной (оперативной) памятью. Объем долговременной памяти составляет 1021 бит, а кратковременная память имеет малую емкость 50 бит. Поскольку воспоминание, т.е. обращение в долговременную и кратковременную память, подвергается воздействию большого числа внешних факторов, то результат его носит во многом случайный характер. Хранение представлений в памяти тоже может видоизменяться вследствие стирания отдельных элементов информации или возникновения новых, отсутствующих в оригинале.

Процесс сознательного поиска решения очень медленный и для обычной жизни малопригодный. В экстремальных быстроразвивающихся ситуациях вероятность того, что человек найдет нужное решение в процессе мышления, очень мала. Основной путь подготовки человека к действиям в конкретных защитных ситуациях состоит в постоянном обучении и тренировке с целью перевода действий на уровень стереотипов. Стереотип — это устойчиво сформировавшаяся в прежнем осознанном опыте рефлекторная дуга, выводимая в пограничную зону «сознание — подсознание». Чем чаще идут одинаковые импульсы, тем прочнее становится система их передачи от рецептора к исполнительному органу. При этом вероятность определения двигательной реакции на определенное раздражение нарастает. Однако эта вероятность никогда не сможет достичь единицы в силу существования опасности искажения сигнала в проводящей системе. Следовательно, процесс принятия решения является многовариантным, в том числе и содержащим ошибки.

Любая деятельность человека несет в себе потенциальную опасность, так как вероятность неправильного решения всегда существует. Это обусловлено объективно существующими трудностями вспоминания и выстраивания многовариантных процессов передачи сигналов по рефлекторной дуге. Если в прошлом такого опыта вообще не было, то решения принимаются методом проб и ошибок. Свобода выбора решений таит в себе потенциальную опасность от вмешательства человека в любой процесс. Отсюда следует аксиома о потенциальной опасности деятельности человека: Реакция человека на внешние раздражения может быть ошибочной и сопровождаться антропогенно-техногенными опасностями.

Серьезную угрозу возникновения антропогенно-техногенных опасностей представляет также внезапное или преднамеренное (из-за применения алкоголя, наркотиков или других токсикантов) нарушение трудоспособности и здоровья работающих и, прежде всего, операторов технических систем. В последние годы эти угрозы значительно возросли. В России по данным официальной статистики на 2009 год число наркоманов оценивается в 503 000 человек, состоящих на диспансерном учете. Но это только те люди, которые официально зарегистрированы и находятся под наблюдением в наркологических диспансерах. А по экспертным оценкам в наркологические учреждения обращается только каждый десятый наркоман. Так что реальная их численность на сегодняшний день — более 5 млн. россиян.

Серьезную опасность для человека представляет потребление алкоголя. По данным НИИ Минздравсоцразвития России количество проданного в 2008 г. спиртного составляет 18 л чистого алкоголя на душу населения. А между тем, если этот показатель превышает 8 л, начинается угасание этноса. В настоящее время РФ занимает первое место в Мире по потреблению алкоголя. Для сравнения — потребление в 2008 г. на душу населения в других странах значительно меньше, а именно Китай — 5 л на 1 чел./год, Турция — 1,5 л на 1 чел./год. Ранее в России производство алкоголя составляло: в 1950 г. 4,1 л на 1 чел./год, в 1965 г. — 8,0 л, в 1980 г. — 10,1 л на 1 чел./год. В 55...60 % случаев россияне пьют крепкие алкогольные напитки (водка, коньяк и т.п.), в 32…35 % — пиво и лишь в 7…8 % — различные вина. Больше всего в стране алкоголем (обычно пивом) злоупотребляют подростки. Из каждых 100 тыс. населения алкоголизмом больны уже 22, а 827 подростков регулярно принимают спиртное без проявления признаков алкогольной зависимости. Распространенность самоубийств на 12 % зависит от хронического алкоголизма. Алкоголь обнаруживается не менее чем у 30 % самоубийц. Более 30 % дорожно-транспортных происшествий (ДТП) приходится на долю пьяных водителей.

Отметим, что апогеем антропогенно-техногенных опасностей являются опасности, возникающие в результате сознательных действий человека (терроризм, военные конфликты, сознательное нарушение правил поведения и т.п.). Происхождение таких опасностей во многом носит целевой характер и всегда связано с планируемой деятельностью отдельных личностей или группировок, а уровень опасностей, как правило, является крайне высоким. Эта группа опасностей характеризуется сменой акцентов на противоположные в системе «источник опасности — объект защиты». В обыденной жизни влияние источника опасности всегда нужно уменьшать, а в рассматриваемом случае — всегда усиливать (оружие, бомбы и т.п.); объекты защиты в обычной жизни всегда оберегают, а в рассматриваемом случае — уничтожают.

Литература

1. Байдакова Н.В. Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие. Ч.1. – Химки: АГЗ, 2010. – 141 с.
2. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (техносферная безопасность): учебник / С.В. Белов. – 2 изд., испр. и доп. – М.: Юрайт, 2011. – 680 с.
3. Белов С. В. Ноксология: учебник для бакалавров / С. В. Белов, Е. Н. Симакова; под общ. ред. С. В. Белова. – М.: Юрайт, 2012. – 429 с.
4. Белов С.В., Симакова Е.Н. Ноксология: учебное пособие для студентов вузов // Выпуск 1. Приложение к журналу БЖД №5, 2010. – 24 с.
5. Безопасность жизнедеятельности: учебник для вузов / Белов С.В., Ильницкая А.В., Козьяков А.Ф. и др. Под общей ред. Белова С.В. 7-е изд., испр. и доп. М.: Высш. шк., 2007. – 616 с.

Сноски

--Goodwihne (обсуждение) 05:20, 18 июля 2012 (UTC)