78

1. Опасности, их природа и характеристика

Здесь не приводится таксономия производственных опасностей. Классификация вредных и опасных производственных факторов подробно рассматривается в курсе БЖД. Приведенные примеры характерны для опасностей, возникающих при отказе технических систем.

Классификация по эффектам изменения окружающих условий. Любое заметное отклонение от привычных, определившихся в ходе длительной биологической эволюции условий существования человека приводит к травмам или заболеваниям. Наиболее существенные параметры среды обитания человека, имеющие значение для его нормальной и безопасной жизнедеятельности, таковы:

а) температура;

б) давление окружающего атмосферного воздуха;

в) внешнее давление, оказываемое на отдельные участки тела;

г) концентрация кислорода;

д) концентрация токсичных или коррозионно-активных веществ;

е) концентрация болезнетворных микроорганизмов;

ж) плотность потока электромагнитного излучения;

з) уровень ионизирующих излучений;

и) разность электрического потенциала;

к) звуковые нагрузки.

Воздействия, связанные с повышением или понижением температуры человеческого тела (как изнутри, так и снаружи), могут приводить к травмам или смертям. К таким воздействиям относятся тепловое излучение, конвекция и прямая теплопередача с кожного покрова или к нему, вдыхание чересчур холодного или горячего воздуха, употребление внутрь слишком холодных или теплых жидкостей или твердых веществ.

Внезапные изменения окружающего воздуха, обусловленные действием воздушных ударных волн, могут приводить к травмам или смерти.

Механические травмы возникают из-за приложения чрезмерного давления к отдельным участкам человеческого тела. Механические травмы - это рваные и резаные раны, ушибы, переломы, размозжение, отрывы частей тела, травмы, затрагивающие жизненно важные органы - мозг, сердце, легкие и другие органы.

Снижение концентрации кислорода в воздухе приводит к травмам и смертям. Перерыв в дыхании происходит, если человек тонет или погребен под твердыми материалами. С другой стороны, и избыток кислорода опасен. При концентрации кислорода резко возникает пожарная опасность.

Хорошо известно, что присутствие определенных веществ в окружающей среде приводит к заболеванию или смерти (например, избыточная концентрация оксида или диоксида углерода).

Не менее хорошо известно, что избыточная концентрация болезнетворных микроорганизмов вредна и приводит к инфекционным заболеваниям.

Для всех длин волн электромагнитного излучения существуют пределы интенсивности, за которыми их воздействие на организм человека становится опасным для здоровья.

Человеческий организм приспособился к существованию в условиях естественного радиоактивного фона, а вклад относительно небольшой техносферной составляющей (ядерной энергетики в нормальных условиях эксплуатации, медицинской диагностики, неразрушающих методов контроля в технике и т.д.) можно считать безвредным. Повышенный уровень дозовых нагрузок приводит к хроническим заболеваниям, значительные дозы вызывают лучевую болезнь и смерть.

Человеческий организм чувствителен к разности потенциалов порядка десятков вольт. Разность потенциалов в сотни вольт (безразлично - постоянного или переменного напряжения) вполне может привести к гибели.

Звуковые нагрузки могут привести к хроническим заболеваниям несмертельного характера.

Таксономия по времени реализации. В медицине издавна используются термины "острый" и "хронический" для описания характера заболевания: быстро развивающуюся и бурно протекающую болезнь называют "острой", медленно развивающаяся и долго текущая болезнь обозначается как хроническая. В медицине никогда не придавалось точного значения понятиям "быстро" и "медленно". С медицинской точки зрения понятия "острый" или "хронический" никоим образом не связывалось с тяжестью заболевания, такое понимание этих терминов сохранено при рассмотрении опасностей. Легко видеть, что термины "острый" и "хронический" отвечают противоположным полюсам некоего диапазона значений; провести строгую разделительную черту между ними весьма непросто. Термин "острая" будет относиться к опасностям, для которых время проявления действия не превышает часа. Опасность будет называться "хронической", если ее реализация занимает более месяца. Опасности, срок реализации которых находится внутри обозначенного интервала, будут рассматриваться как нечто среднее между острыми и хроническими опасностями.

Таблица 1.3. Временной масштаб опасных событий

Таксономия опасностей по числу пораженных. Идея этой классификации - качественная характеристика индивидуальных и групповых опасностей. Значимые качественные различия между этими классами опасностей (несмотря на существование количественной близости между ними) отражены в табл. 1.4. Эти различия могут быть положены в основу регулирования и выявления основных опасностей - в отличие от прочих.

Таксономия по виду энергетического носителя:

а) механические - характеризуются кинетической и потенциальной энергией и механическим влиянием на объекты воздействия; к ним относятся: кинетическая энергия движущихся и вращающихся элементов, потенциальная энергия тел (в том числе людей, находящихся на высоте), шумы (ультразвук, инфразвук), вибрация, ускорения, гравитационная тяжесть, статическая нагрузка, дым, туман, ударная волна и др.;

б) термические - характеризуются тепловой энергией и аномальной температурой; к ним относятся: температура нагретых или охлажденных поверхностей, открытого огня, пожара, химических реакций и др. источников; сюда относятся и параметры микроклимата, нарушающие терморегуляцию организма;

Таблица 1.4. Характеристики индивидуальных и групповых опасностей

в) электрические - электрический ток, статическое электричество, ионизирующие излучения, электрическое поле, аномальная ионизация воздуха;

г) электромагнитные - освещенность, ультрафиолетовая и инфракрасная радиация, электромагнитные излучения, магнитное поле;

д) химические - едкие, ядовитые, огне- и взрывоопасные вещества, а также нарушение естественного газового состава воздуха, наличие вредных примесей в воздухе.

Некоторые основные выводы. Опасности - многоаспектное явление, и трудно, а подчас и невозможно, рассматривать одни составные части опасности в отрыве от других. Необходимо иметь представление о том, каких последствий следует ожидать, насколько велика угроза для окружающей природной среды и для общества. Рис. 1.3, построенный В.Маршаллом [38], представляет взаимосвязь между временным масштабом опасностей техносферы и числом несчастных случаев. Его можно рассматривать как наглядную иллюстрацию различий между групповыми и одиночными несчастными случаями, групповыми профессиональными заболеваниями. Видно, например, повышение значения медицинского вмешательства с увеличением временного масштаба. Рисунок одновременно указывает на связь опасностей и риска. Опасность одиночных несчастных случаев низка (поскольку пострадавший всегда один), однако риск велик. Для групповых несчастных случаев имеет место противоположная закономерность. Аналогично одиночные заболевания (когда заболевает лишь малая доля пострадавших) присущи малым опасностям с высоким риском, тогда как для групповых заболеваний (вспышек) опасность велика, а риск мал (из-за длительности между периодами заражения ввиду редких событий).

1.4 Номенклатура опасностей

Номенклатура (лат. nomenklatura) - перечень категорий, названий, терминов, употребляемых в отраслях науки и техники, систематизированных по определенному признаку. В настоящее время представляется возможным представить общую номенклатуру опасностей в алфавитном порядке. Алкоголь, аномальная температура воздуха, аномальная влажность воздуха, аномальная подвижность воздуха, аномальное барометрическое давление, вакуум, взрыв, взрывчатые вещества, вибрация, динамические перегрузки, эмоциональная перегрузка, ядовитые вещества.

При выполнении конкретных исследований составляется номенклатура опасностей для отдельных объектов деятельности (местность, производства, рабочие места, технологические процессы и др.).

1.5 Квантификация опасностей

Квантификация (лат. quatum - сколько) - количественное выражение, измерение, вводимое для оценки сложных, качественно определяемых понятий. Опасности характеризуются потенциалом, качеством, временем существования или воздействия на человека, вероятностью появления, размерами зоны действия.

Потенциал проявляется с количественной стороны, например уровень шума, запыленность воздуха, напряжение электрического тока.

Качество отражает его специфические особенности, влияющие на организм человека, например частотный состав шума, дисперсность пыли, род электрического тока. Применяются численные, балльные и другие приемы квантификации. Мерой опасности может выступать и число пострадавших. Известно, например, что каждый добытый 1 млн.т угля в бывшем СССР "стоил" жизни одному шахтеру. В настоящее время в России этот уровень приблизился к двум.

Другой мерой опасности может быть и приносимый ее реализацией ущерб для окружающей среды, который только частично может быть измерен экономически (в основном через затраты на ликвидацию последствий).

Наиболее распространенной оценкой является риск - вероятность потерь при действиях, сопряженных с опасностями. Проблеме риска посвящена отдельная глава.

1.6 Идентификация опасностей

Опасности носят потенциальный, т.е. скрытый характер. Под идентификацией (лат. indentifico) понимается процесс обнаружения и установления количественных, временных, пространственных и иных характеристик, необходимых и достаточных для разработки профилактических и оперативных мероприятий, направленных на обеспечение нормального функционирования технических систем и качества жизни.

В процессе идентификации выявляются номенклатура опасностей, вероятность их проявления, пространственная локализация (координаты), возможный ущерб и др. параметры, необходимые для решения конкретной задачи.

Методы обнаружения опасностей делятся на:

— инженерный. Определяют опасности, которые имеют вероятностную природу происхождения.

— экспертный. Он направлен на поиск отказов. При этом создается специальная экспертная группа, в состав которой входят разные специалисты, дающие заключение.

— социологический метод. Применяется при определении опасностей путем исследования мнения населения (социальной группы). Формируется путем опросов.

— регистрационный. Заключается в использовании информации о подсчете конкретных событий, затрат каких-либо ресурсов, количестве жертв.

— органолептический. При органолептическом методе используют информацию, получаемую органами чувств человека (зрением, осязанием, обонянием, вкусом и др.). Примеры применения - внешний визуальный осмотр техники, изделия, определение на слух (по монотонности звука) четкости работы двигателя и пр.

В следующих главах некоторые из перечисленных методов будут рассмотрены более подробно.

1.7 Причины и последствия

Условия, при которых реализуются потенциальные опасности, называются причинами. Они характеризуют совокупность обстоятельств, благодаря которым опасности проявляются и вызывают те или иные нежелательные события - последствия. Формы нежелательного последствия различны - травмы, материальный ущерб, урон окружающей среде и др. "Опасность - причина - нежелательные последствия" - это логический процесс развития, реализующий потенциальную опасность в реальное нежелательное последствие. Как правило, этот процесс является многопричинным.

1.8 Пороговый уровень опасности

Организмы и растения способны без вреда для себя переносить воздействие опасностей в определенных количествах, например, загрязняющих веществ, теплового излучения, вибрации. Их уровень, ниже которого болезненные реакции не наблюдаются, называют пороговым уровнем. При больших количествах проявляются отрицательные воздействия. Они зависят от величины опасной дозы (P), так и от длительности воздействия (экспозиции) опасности (t). При короткой экспозиции (малой длительности) переносимы более высокие уровни, т.е. пороговые значения для них могут быть выше и понижаться при более длительной экспозиции (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Пороговый уровень воздействия опасностей

Для ряда опасностей, способных к биоаккумуляции, таких как, например, загрязнители элементов биосферы (тяжелые металлы, ДДТ), существуют определенные пределы, в рамках которых организм способен компенсировать их негативное воздействие. Именно такой подход заложен в ряд предельно допустимых значений - ПДУ (предельно допустимый уровень), ПДК (предельно допустимая концентрация) и др.

Установление значений предельных доз воздействия базируется на подпороговых концентрациях веществ (или иных величин воздействия), при которых не наблюдается сколько-нибудь заметного отклонения или изменения функционального состояния организма, определенного точными и чувствительными физиологическими, биохимическими и патогистологическими методами, принятыми в современных медико-биологических исследованиях. Исходя из этого, предметом регламентирования при оценке влияния опасных и вредных факторов на безопасность жизнедеятельности человека является степень влияния факторов среды на характер и уровень изменений функционального состояния, функциональных возможностей организма, его потенциальных резервов, адаптивных способностей и возможностей развития последних.

Для исключения необратимых биологических эффектов устанавливают нормируемые безопасные и предельно допустимые уровни или концентрации энергетического или биологического воздействия. При определении предельно допустимых значений приходится делать выбор между вероятностью нанести ущерб здоровью человека и экономической выгодой обеспечения более жестких нормативов.

Пороговый уровень воздействия опасности существует и для технических систем, строительных конструкций, горнотехнических сооружений и т.д. Он характеризуется способностью элементов технических систем, строительных конструкций и т.д. сопротивляться до определенного предела и в течение определенного времени негативным (разрушающим) воздействиям или полезным (рабочим) нагрузкам, сохраняя при этом свои заданные функции. Этот уровень оценивается качественными и количественными характеристиками материала элементов или систем в целом, именуемыми показателями надежности.

2. Основные положения теории риска

Социальный риск характеризует масштабы и тяжесть негативных последствий чрезвычайных ситуаций, а также различного рода явлений и преобразований, снижающих качество жизни людей. По существу - это риск для группы или сообщества людей. Оценить его можно, например, по динамике смертности, рассчитанной на 1000 человек соответствующей группы:

где R_С - социальный риск;

C₁ - число умерших в единицу времени t (смертность) в исследуемой группе в начале периода наблюдения, например до развития чрезвычайных событий;

C₂ - смертность в той же группе людей в конце периода наблюдения, например на стадии затухания чрезвычайной ситуации;

L - общая численность исследуемой группы.

Источники и наиболее распространенные факторы социального риска приведены в табл. 2.5.

Экономический риск определяется соотношением пользы и вреда, получаемых обществом от рассматриваемого вида деятельности:

,

где R_Э - экономический риск, %;

В - вред обществу от рассматриваемого вида деятельности;

П - польза.

Таблица 2.5. Источники и факторы социального риска

В общем виде

В= З_б+У,

где З_б - затраты на достижение данного уровня безопасности;

У - ущерб, обусловленный недостаточной защищенностью человека и среды его обитания от опасностей.

Чистая польза, т.е. сумма всех выгод (в стоимостном выражении), получаемых обществом от рассматриваемого вида деятельности:

П=Д - З_б - В>0 или П=Д - З_п - З_б - У>0,

где Д - общий доход, получаемый от рассматриваемого вида деятельности;

З_п - основные производственные затраты.

Формула экономически обоснованной безопасности жизнедеятельности имеет вид

У < Д - (З_п + З_б).

В условиях хозяйственной деятельности необходим поиск оптимального отношения затрат на безопасность и возможного ущерба от недостаточной защищенности. Найти его можно, если задаться некоторым значением реально достижимого уровня безопасности производства К_бп. Эту задачу можно решить методом оптимизации.

Использование рассматриваемых видов риска позволяет выполнять поиск оптимальных решений по обеспечению безопасности как на уровне предприятия, так и на макроуровнях в масштабах инфраструктур. Для этого необходимо выбирать значения приемлемого риска.

Приемлемый риск сочетает в себе технические, экологические, социальные аспекты и представляет некоторый компромисс между приемлемым уровнем безопасности и экономическими возможностями его достижения, т.е. можно говорить о снижении индивидуального, технического или экологического риска, но нельзя забывать о том, сколько за это придется заплатить и каким в результате окажется социальный риск.

2.2 Анализ и управление риском

При разработке проблем риска и технологической безопасности самое пристальное внимание уделяется системному подходу к учету и изучению разнообразных факторов, влияющих на показатели риска, именуемому анализом риска.

Анализ риска имеет ряд общих положений независимо от конкретной методики анализа и специфики решаемых задач. Во-первых, общей является задача определения допустимого уровня риска, стандартов безопасности обслуживающего персонала, населения и защиты окружающей природной среды. Во-вторых, определение допустимого уровня риска происходит, как правило, в условиях недостаточной или непроверенной информации, особенно когда это касается новых технологических процессов или новой техники. В-третьих, в ходе анализа в значительной мере приходится решать вероятностные задачи, что может привести к существенным расхождениям в получаемых результатах. В-четвертых, анализ риска нужно рассматривать как процесс решения многокритериальных задач, которые могут возникнуть как компромисс между сторонами, заинтересованными в определенных результатах анализа.

Анализ риска может быть определен как процесс решения сложной задачи, требующий рассмотрения широкого круга вопросов и поведения комплексного исследования и оценки технических, экономических, управленческих, социальных, а в ряде случаев и политических факторов [28-30].

Анализ риска должен дать ответы на три основных вопроса:

1. Что плохого может произойти? (Идентификация опасностей).

2. Как часто это может случаться? (Анализ частоты).

3. Какие могут быть последствия? (Анализ последствий).

Основной элемент анализа риска - идентификация опасности (возможных нарушений), которые могут привести к негативным последствиям. Выраженный в наиболее общем виде процесс анализа риска может быть представлен как ряд последовательных событий:

1. Планирование и организация работ.

2. Идентификация опасностей.

2.1. Выявление опасностей.

2.2. Предварительная оценка характеристик опасностей.

3. Оценка риска.

3.1. Анализ частоты.

3.2. Анализ последствий.

3.3. Анализ неопределенностей.

4. Разработка рекомендаций по управлению риском.

Первое, с чего начинается любой анализ риска, - это планирование и организация работ. Анализ риска проводится в соответствии с требованиями нормативно-правовых актов для того, чтобы обеспечить вход в процесс управления риском, однако более точный выбор задач, средств и методов анализа риска обычно не регламентируется. В документах подчеркивается, что анализ опасности должен соответствовать сложности рассматриваемых процессов, наличию необходимых данных и квалификации специалистов, проводящих анализ. При этом более простые и понятные методы анализа следует предпочитать более сложным, не до конца ясным и методически не обеспеченным. Поэтому на первом этапе необходимо:

- указать причины и проблемы, вызвавшие необходимость проведения риск-анализа;

- определить анализируемую систему и дать ее описание;

- подобрать соответствующую команду для проведения анализа;

- установить источники информации о безопасности системы;

- указать исходные данные и ограничения, обусловливающие пределы риск-анализа;

- четко определить цели риск-анализа и критерии приемлемого риска.

Во всех нормативах содержится требование документального оформления этого этапа анализа риска.

Следующий этап анализа риска - идентификация опасностей. Основная задача - выявление (на основе информации о данном объекте, результатов экспертизы и опыта работы подобных систем) и четкое описание всех присущих системе опасностей. Это ответственный этап анализа, так как невыявленные на этом этапе опасности не подвергаются дальнейшему рассмотрению и исчезают из поля зрения.

Существует целый ряд формальных методов выявления опасностей, о которых речь пойдет ниже. Здесь приводится предварительная оценка опасностей с целью выбора дальнейшего направления деятельности:

- прекратить дальнейший анализ ввиду незначительности опасностей;

- провести более детальный анализ риска;

- выработать рекомендации по уменьшению опасностей.

Исходные данные и результаты предварительной оценки опасностей также должным образом документируются. В принципе процесс риск-анализа может заканчиваться уже на этапе идентификации опасностей.

При необходимости, после идентификации опасностей переходят к этапу оценки риска.

Наконец, последний этап анализа риска технологической системы - разработка рекомендаций по уменьшению уровня риска (управлению риском) в случае, если степень риска выше приемлемой.

По проведенной таким образом работе все нормативные документы предписывают составление отчета, требования к содержанию которого строго сформулированы и касаются перечисленных выше вопросов.

Множественность результатов анализа и возможность компромиссных решений дают основание считать, что анализ риска не является строго научным процессом, поддающимся проверке объективными, научными методами.

2.2.2 Оценка риска

С анализом риска тесно связан другой процесс - оценка риска.

Первый - инженерный. Он опирается на статистику поломок и аварий, на вероятностный анализ безопасности (ВАБ): построение и расчет так называемых деревьев событий и деревьев отказов - процесс основан на ориентированных графах. С помощью первых предсказывают, во что может развиться тот или иной отказ техники, а деревья отказов, наоборот, помогают проследить все причины, которые способны вызвать какое-то нежелательное явление. Когда деревья построены, рассчитывается вероятность реализации каждого из сценариев (каждой ветви), а затем - общая вероятность аварии на объекте.

Второй подход, модельный, - построение моделей воздействия вредных факторов на человека и окружающую среду. Эти модели могут описывать как последствия обычной работы предприятий, так и ущерб от аварий на них.

Первые два подхода основаны на расчетах, однако для таких расчетов далеко не всегда хватает надежных исходных данных. В этом случае приемлем третий подход - экспертный: вероятности различных событий, связи между ними и последствия аварий определяют не вычислениями, а опросом опытных экспертов.

Наконец, в рамках четвертого подхода - социологического - исследуется отношение населения к разным видам риска, например с помощью социологических опросов.

То, что для определения риска используются четыре столь несхожих между собой метода, не должно удивлять. В разных задачах под риском следует понимать то вероятность какой-то аварии, то масштаб возможного ущерба от нее, а то и комбинацию двух этих величин. Описывая риск, нужно учитывать и выгоду, которую получает общество, когда на него идет (бесполезный риск недопустим, даже если он ничтожно мал). Иными словами, величина риска - это не какое-то одно число, а скорее вектор, состоящий из нескольких компонент. И поэтому мы имеем дело с так называемым многокритериальным выбором, процедура которого описывается теорией принятия решений.

Имеется много неопределенностей, связанных с оценкой риска. Анализ неопределенностей - необходимая составная часть оценки риска. Как правило, основные источники неопределенностей - информация по надежности оборудования и человеческим ошибкам, а также допущения применяемых моделей аварийного процесса. Чтобы правильно интерпретировать величины риска, надо понимать неопределенности и их причины. Анализ неопределенности - это перевод неопределенности исходных параметров и предложений, использованных при оценке риска, в неопределенность результатов.

Источники неопределенности должны по возможности идентифицироваться. Основные параметры, к которым анализ является чувствительным, должны быть представлены в результатах.

Важно подчеркнуть, что сложные и дорогостоящие расчеты зачастую дают значение риска, точность которого очень невелика. Для сложных технических систем точность расчетов индивидуального риска, даже в случае наличия всей необходимой информации, не выше одного порядка. При этом проведение полной количественной оценки риска более полезно для сравнения различных вариантов (например, размещения оборудования), чем для заключения о степени безопасности объекта. Зарубежный опыт показывает, что наибольший объем рекомендаций по обеспечению безопасности вырабатывается с применением качественных (из числа инженерных) методов анализа риска, позволяющих достигать основных целей риск-анализа при использовании меньшего объема информации и затрат труда. Однако количественные методы оценки риска всегда очень полезны, а в некоторых ситуациях - и единственно допустимы, в частности, для сравнения опасностей различной природы или при экспертизе особо опасных, сложных и дорогостоящих технических систем.