Проблемы безопасности техносферы риск аварий и катастроф. Риски техносферы и их анализ

Зарождение и развитие жизни на Земле произошло в пределах природной оболочки планеты, именуемой биосферой.

Биосфера включает в себя атмо- и гидросферу, а также верхние слои литосферы (твердой оболочки). Полярные и материковые льды (криосферу) можно отнести к твердому фазному состоянию гидросферы. Биосфера - исторически естественная среда обитания человека. Эволюционные преобразования человека и измененной им природы (техногенез) привели к созданию техногенной сферы (техносферы).

Техносфера - это преобразованная человеком часть биосферы, в которой наряду с природными опасностями присутствуют опасности, связанные с деятельностью человека в интересах своих жизненных потребностей. Техносфера - среда обитания и жизнедеятельности человека. Техносферу составляют территории жилой, промышленной, сельскохозяйственной и рекреационной зон, ландшафт (тип рельефа местности, почв, растительный мир 1). История развития техносферы свидетельствует о прогрессирующем увеличении площадей преобразованных территорий. Техносфера в настоящее время стала фактически окружающей средой, представляя собой техноприродный комплекс. Вместе с тем биосфера и техносфера не имеют четких границ , существует и переходная (техноприродная) зона, испытывающая влияние техносферы.

Компонентами техносферы являются объекты:

• ? природные (земля, недра, почвы, поверхностные и подземные воды, растительный и животный мир);
• ? техногенные (все, что создано трудом и руками человека, включая простейшие орудия труда и созданные с их помощью антропогенные объекты).

Неизбежные природные опасности способствовали развитию и усложнению техники в целях борьбы за выживание, а затем - за качество жизни. Неожиданным результатом интенсификации технического прогресса в процессе развития общества явился значительный рост техногенных опасностей в техносфере и реальных техногенных аварий, в ряде случаев превосходящих уровень стихийных (природных) бедствий. Пример крупных техногенных катастроф показал неготовность общества предвидеть и предотвратить возможность их возникновения либо, по меньшей мере, предусмотреть меры снижения тяжести последствий.

Опасность - центральное понятие наук о безопасности и всей сферы деятельности в этой области. Опасности и, следовательно, риск (как производная от опасности) являются неотъемлемой частью жизнедеятельности каждого человека, общества, государства, био- и техносферы. Пространство, в котором постоянно существуют или периодически возникают опасности, получило название ноксо- сфера. Опасность является негативным свойством объекта-источника. Вместе с тем говорить об опасности безотносительно к объекту, ее воспринимающему (объекту-реципиенту), не имеет смысла. Опасность представляет угрозу только тогда, когда может причинить ущерб конкретному объекту. Следовательно, опасность существует только в системе, включающей как минимум два элемента: источник и реципиент, при совпадении факторов пространства и времени. Вне этой системы опасности (как и безопасности) не существует. Опасность, таким образом, является системообразующим понятием предметной области.

Если объект-источник (рис. 1.1), либо зона его опасности, затрагивают объект-реципиент, или область его интересов (жизненное пространство), происходит актуализация опасности. По характеру своего воздействия (в координатах времени) опасность может быть внезапно возникающей, периодически или постоянно действующей. Направление вектора опасности здесь вполне очевидно.

Опасности познаваемы. Большинство из них известно человеку. Новые - связанные с развитием возможностей человека (макро- и микромир, космос) и развитием технологий (вещество, виды энергии и информации) - требуют установления негативных свойств, степени их влияния на окружающую среду и контроля над ними. Идентификация опасностей (это и есть распознавание и параметрическое описание опасностей) обязательна также при выполнении процедуры оценки риска и является ответственным этапом существующих методик.

Рис. 1.1.

Реализация опасности ведет к возникновению аварий, катастроф, стихийных бедствий, ЧС. Неизбежность аварий в техносфере объясняется накоплением и концентрацией запасов энергии и опасных веществ. Вместе с тем достижение уровня необходимой безопасности является управляемым процессом. Универсальным критерием безопасности в техносфере является количественная оценка риска:

при этом величина оценки риска, например, в случае прогнозирования аварий определяется сочетанием двух составляющих: частоты возникновения аварии (X, год -1) и размера последствий, обычно в виде вреда или ущерба (У, руб.). Часто сочетание составляющих имеет вид произведения, и тогда размерностью риска является среднегодовой ущерб - руб./год.

Существующие концепции безопасности опираются на ряд принципов, среди которых особое место занимает принцип приоритета безопасности человека и сохранения здоровья людей по отношению к другим объектам безопасности и условиям, позволяющим повысить качество жизни. Риск аварий с угрозой для жизни человека называется индивидуальным риском. Вместе с тем при расчетах индивидуального риска могут возникать вопросы, связанные с оценкой стоимости жизни человека. Отождествление «высшей ценности» со стоимостью в денежном эквиваленте выглядит, по меньшей мере, негуманно. Однако экономическая оценка стоимости жизни человека необходима прежде всего в страховых расчетах, а также при определении компенсационных выплат. При определении величины индивидуального риска, когда последствия, к примеру, аварии предположены заранее в виде летального исхода, риск рассматривается как функция одной переменной

В настоящее время существует множество формулировок термина «риск», а сам термин обычно используется в сочетании с родовым признаком (относительным прилагательным), определяющим и объединяющим близкие виды. Для лучшего понимания ознакомимся с некоторыми характерными примерами. В большинстве определений термина «риск» указывается сфера его приложения (область ожидаемой опасности). Например, словосочетания «страховой риск», «инвестиционный риск», «социальный риск» указывают на область деятельности, которая рассматривает или в которой существуют определенные опасности (угрозы).

Часто риск связывают с объектом, воспринимающим риск (реципиентом риска): индивидуальный риск - т. е. риск для жизни человека, экологический риск - риск для компонентов природной среды, медико-биологический риск - риск для населения, обусловленный качеством окружающей среды.

В основу классификации рисков положены два разнородных главенствующих типа: природный риск и техногенный риск. Здесь уже определяющее родовое слово использовано для пояснения источника или происхождения опасности, будь то природные явления и процессы в первом случае либо технические объекты и технологии - во втором.

Поскольку величина риска может быть определена количественно (риск, как мы установили, является измеряемой величиной), то все поле его возможных значений принято условно делить на три области (рис. 1.2). Названия этих областей качественно (или лингвистически) характеризуют степень риска (пренебрежимый, приемлемый, чрезмерный риск), а границы областей являются уровнями риска.

В соответствии с концепцией приемлемого риска, принятой развитыми странами начиная с 70-80-х гг. XX в., именно уровень приемлемого (допустимого) риска лежит в основе представлений общества о соотношении качества жизни и безопасности. Величина этого уровня устанавливается государствами законодательно с учетом социальных и экономических факторов. В целях исключения чрезмерного риска для отдельных категорий граждан вводятся ограничения на деятельность. Это происходит, к примеру, при работе персонала на объектах с источниками повышенной опасности (профессиональный или вынужденный риск). Ограничения риска для здоровья населения выглядят в виде создания санитарно-защитных зон промышленных объектов, что позволяет исключить или снизить воздействие вредных факторов техногенного риска при нормальной эксплуатации объекта и поражающих факторов - в случае потенциальных аварий.

Рис. 1.2.

Одним из парадоксов современного общества являются особенности восприятия риска населением. Так, ежегодно в автоавариях на российских дорогах гибнет около 30 тыс. человек и более 1,2 млн в мире. Тем не менее количество автомобилей возрастает с каждым годом, что может являться свидетельством приемлемости обществом данного вида риска.

Термин «безопасность» (другое центральное понятие предметной области) в широком понимании означает защищенность от какого-либо негативного события, явления: пожара, взрыва, урагана, наводнения и т.д. Однако «безопасность» и «защищенность» не следует безоговорочно считать синонимами. При переходе к частным случаям понимание безопасности объекта может быть затруднено, так как термин не раскрывает направления воздействия опасности относительно объекта. На самом деле опасность может исходить от объекта либо угрожать ему. Поясним это на примерах. Выражение «безопасное удаление человека от места аварии» характеризует состояние объекта-человека, определенное в данном случае его расположением, в котором человеку не угрожает опасность. Вектор потенциальной опасности направлен к объекту-реципиенту (человеку), о безопасности которого идет речь. Характеристика «безопасная бритва» определяет безопасность бритвы уже как свойство объекта-источника. При этом вектор опасности направлен от объекта (бритвы), безопасность которой рассматривается в данном случае.

Поскольку общепринятый термин «безопасность» не является исчерпывающим и содержит признаки двух понятий (состояние и свойство), то при его использовании следует учитывать вектор опасности, имея в виду, что опасность может угрожать объекту не только извне, но и в результате воздействия внутренних процессов. В англоязычной литературе ситуация несколько иная. Безопасность как состояние объекта, в котором ему не может быть нанесен существенный ущерб или вред, соответствует термину security. Безопасность - свойство объекта не причинять другим объектам существенный ущерб или вред, является аналогом термина safety.

Из поля внимания специалистов не должны исключаться непрерывно происходящие процессы взаимного влияния объектов на окружающую среду и обратного влияния среды на объект. На рисунке 1.3 приведено расположение элементов «источник» и «реципиент» опасности в схеме, поясняющей содержание термина «безопасность». Объект, о безопасности которого идет речь, - это предприятие, завод, промышленная установка, т.е. потенциально опасный (для окружающей среды) объект, который в свою очередь также может быть подвержен опасности, например, природной. Таким образом, рис. 1.3 а иллюстрирует понимание безопасности промышленного объекта как его свойства, а рис. 1.3 б - безопасности того же объекта как его состояния.

Безопасность как свойство объекта мог бы заменить ее синоним «безвредность», более точно отражающий участие вектора опасности, однако он мало распространен в технической литературе. Безвредность, как и безопасность, не является абсолютной категорией. К примеру, ртутный медицинский термометр считается безопасным, поскольку за длительное время широкого использования в медицинской практике и в быту доказал незначительность риска воздействия. Вместе с тем, в термометре содержится ртуть - вещество первого класса опасности, и вряд ли он может быть признан безвредным. ГОСТ Р 51898-2002 «Аспекты безопасности. Правила включения в стандарты» рекомендует не употреблять слова «безопасность» и «безопасный» в качестве описательного прилагательного объекта, так как они не передают полезной информации. Следует всюду, где возможно, эти слова заменять признаками объекта, например: «защитный шлем» вместо «безопасный шлем», «нескользкое покрытие для пола» вместо «безопасное покрытие».

Безопасность как состояние объекта часто заменяется понятием «уязвимость» для того, чтобы охарактеризовать реакцию рассматриваемого объекта на экстремальное воздействие. Как правило, под уязвимостью понимают открытость объекта к различным внутренним и внешним событиям (воздействиям), которые способствуют развитию аварийного процесса. Понятие «уязвимость» часто определяют через связанные с ним характеристики объекта. Например, под уязвимостью системы понимают совокупность свойств, являющихся противоположными устойчивости и живучести системы, а также ее способности выполнять заданные функции в случае частичного повреждения.

Рис. 1.3. Безопасность объекта (объект - предприятие): а - безопасность - свойство объекта; б - безопасность - состояние объекта

Несмотря на широкую популярность в наши дни термина «безопасность», в законодательстве, нормативной документации и современной литературе нет его однозначной трактовки. Это можно объяснить невостребованностью представлений о безопасности, существовавшей еще 25-30 лет назад, и резким изменением ситуации сейчас; междисциплинарным характером безопасности (сейчас ею оперируют многие науки и области знаний) и спецификой дедуктивного метода познания

• (от общего к частному), необходимого при исследованиях безопасности в конкретных случаях. Однако все многообразие существующих формулировок можно сгруппировать в два вида, в пределах которых они существенно не отличаются:
  • 1) безопасность - состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства;
  • 2) безопасность - состояние, при котором отсутствует недопустимый риск, связанный с причинением вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни животных и растений.

В формулировках первого вида безопасность объекта обоснована принятием мер по его защите. Вместе с тем неопределенный уровень этих мер (организационных и (или) технических) не позволяет оценить саму целевую функцию - безопасность как состояние объекта. Иначе говоря, если приняты меры по защите объекта, то его состояние следует считать относительно безопасным. Несмотря на внешнюю расплывчатость формулировок первого вида, отсутствие в них привязки к степени защищенности (полная, частичная, достаточная), их использование на практике зачастую являются оправданными. Прежде всего это касается тех случаев, когда для обоснования безопасности невозможно или же не требуется выполнения оценки риска.

Формулировки второго вида сводят понятие безопасности к понятию допустимого (приемлемого) риска. Поскольку безопасность (как свойство или состояние объекта) не имеет шкалы измерения, такой подход позволяет обосновать безопасность путем количественной оценки ее уровня. В этом случае мера (критерий, степень) безопасности характеризуется величиной риска. Риск при этом является контрольно-измерительным инструментом для определения уровня безопасности. Управление процессом обеспечения безопасности также осуществляется с использованием этого инструмента - оценки риска. Обеспечение требуемого уровня безопасности за счет снижения величины риска возможно различными методами, в том числе инженерной защиты.

В дальнейшем мы будем использовать формулировки, общий и краткий вид которых представлен ниже.

Опасность - источник потенциального ущерба (вреда) или ситуация с потенциальной возможностью нанесения ущерба (вреда).

Безопасность - состояние (или свойство) объекта, при котором отсутствует недопустимый риск.

Техногенный риск - мера безопасности (или опасности), порожденной техническими объектами.

Важный вывод заключается в том, что все ключевые понятия данной области знаний и деятельности - «опасность», «риск», «безопасность» - являются взаимосвязанными. Они относятся, существуют и востребованы лишь в пределах системы, включающей два обязательных элемента - источник опасности и объект, на который этот источник может негативно воздействовать. Использование какого-либо из данных ключевых понятий в каждом конкретном случае требует присутствия (в явной или неявной форме) обоих элементов указанной системы.

• Считается, что в настоящее время около половины территории суши занимаютантропогенные ландшафты.
• Понятие границ здесь весьма условно. Так, ударная волна ядерного взрыва при испытаниях в районе Новой Земли (1961 г.) три раза обогнула Земной шар.

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