НОКСОЛОГИЯ Глава 2 СОВРЕМЕННАЯ НОКСОСФЕРА ИО заведующего кафедрой

НОКСОЛОГИЯ Глава 2. СОВРЕМЕННАЯ НОКСОСФЕРА ИО заведующего кафедрой Техносферной безопасности и авиатопливообеспечения Калякин Алексей Витальевич УВАУ ГА - 2012

Занятие № 3/3 - Лекция Опасности современного мира Учебные вопросы: 1. Повседневные естественные опасности 2. Антропогенные и антропогеннотехногенные опасности. 3. Техногенные опасности

Литература • Ноксология : учебник Белов С. В. , Симакова Е. Н. : Юрайт, 2012. стр. 101 -122

Вопрос 1. Повседневные естественные опасности К повседневным факторам относятся: • климатические (атмосферные) факторы (температура и влажность воздуха, скорость ветра, атмосферное давление, газовый состав воздуха, осадки, прозрачность атмосферы, излучение Солнца и др. ); • факторы водной среды (температура воды, ее состав, кислотность и др. ); • почвенные факторы (состав, кислотность, температура и др. ) • топографические факторы (высота над уровнем моря, крутизна склона и др. ).

Вопрос 2. Антропогенные (АО) и антропогенно-техногенные (АТО) опасности Антропогенные опасности (АО) - это опасности, связанные c неправильными или несанкционированными действиями людей (групп лиц). Причины возникновения АТО - внезапное или преднамеренное (из-за применения алкоголя, наркотиков или других токсикантов) нарушение трудоспособности и здоровья работающих и, прежде всего, операторов технических систем.

Потребление алкоголя Серьезную опасность для человека представляет потребление алкоголя. По данным ВОЗ, в 2003 г. среднегодовое потребление алкоголя россиянами составило 10, 3 л 100% безводного спирта на человека в год. Между тем, если этот показатель превышает 8 л, начинается угасание этноса.

Апогеем АТО являются опасности, возникающие в результате сознательных действий человека: • терроризм, • военные конфликты, • сознательное нарушение правил поведения

Вопрос 3. Техногенные опасности (ТГО) - самый распространенный вид опасностей в современном мире. их целесообразно классифицировать: • по времени действия на постоянно (периодически) и спонтанно (чрезвычайно) действующие; • по размерам сфер влияния на местные или локальные (человек, группа людей), региональные и глобальные.

3. 1. Постоянные локально действующие опасности (ПЛДО) ПЛДО, как правило, возникают от избыточных материальных или энергетических потоков: 1. Вредные вещества 2. Вибрации 3. Акустический шум 4. Инфразвук 5. Неионизирующие электромагнитные поля и излучения 6. Лазерное излучение 7. Ионизирующие излучения Их влияние характеризуется длительным, а иногда и сочетанным действием указанных выше факторов.

3. 1. 1. Вредные вещества (ВВ) ВВ - вещества и соединения, которые могут вызывать заболевания как в процессе контакта с организмом человека, так и в отдаленные сроки жизни настоящих и последующих поколений. Опасность воздействия вредного вещества наступает при превышении его ПДК (дозы) С > ПДК — это максимальная концентрация вредного вещества, которая за определенное время воздействия не влияет на здоровье человека и его потомство, а также на компоненты экосистемы и природное сообщество в целом.

Химические вредные вещества (органические, неорганические, элементоорганические) в зависимости от их практического использования подразделяются на: • промышленные яды, используемые в производстве, (органические растворители (дихлорэтан), топливо (пропан, бутан), красители (анилин)); • ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве, например пестициды; • бытовые химикаты, используемые в виде средств санитарии, личной гигиены; • биологические растительные и животные яды, которые содержатся в растениях и грибах, у животных и насекомых (змей, пчел, скорпионов); • отравляющие вещества (ОВ), например зарин, иприт, фосген.

По показателям токсикометрии ВВ различают: • • чрезвычайно токсичные, высокотоксичные, умеренно токсичные, малотоксичные. Токсический эффект при действии различных доз и концентраций ядов может проявиться: 1. функциональными изменениями 2. структурными изменениями 3. гибелью организма

Показатели токсичности: 1. Среднесмертельная концентрация вещества в воздухе CL 50 — это концентрация вещества, вызывающая гибель 50 % подопытных животных при 2. . . 4 -часовом ингаляционном воздействии (мг/м 3); 2. Среднесмертельная доза при введении в желудок (мг/кг) – DL 50 (ж) 3. Среднесмертельная доза при нанесении на кожу (мг/кг) – DL 50 (к)

Формы отравления (интоксикации): 1. острое 2. подострое 3. хроническая форма • Острой называется интоксикация, развивающаяся в результате однократного или повторного действия веществ в течение ограниченного периода времени (как правило, до нескольких суток).

Формы отравления (интоксикации): • Подострой называется интоксикация, развивающаяся в результате непрерывного или прерываемого во времени (интермитирующего) действия токсиканта продолжительностью до 90 суток. • Хронической называется интоксикация, развивающаяся в результате продолжительного (иногда годы) действия токсиканта.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) — максимальная концентрация вредного вещества, которая за определенное время воздействия не влияет на здоровье человека и его потомство, а также на компоненты экосистемы и природное сообщество в целом. Порог вредного действия (однократного острого Limac или хронического Limch) — это минимальная (пороговая) концентрация (доза) вещества, при действии которой в организме возникают изменения биологических показателей на организменном уровне, выходящие за пределы приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология.

Зависимость формы вредного воздействия вещества от параметров токсиметрии

Классификация вредных веществ Острое отравление: CL 50/Limac - чем меньше отношение, тем выше опасность Хроническая интоксикация: - чем больше отношение, тем выше опасность

Классификация производственных вредных веществ по степени опасности

Пути поступления токсических веществ в организм: • через органы дыхания - наиболее опасено, поскольку вредные вещества поступают через разветвленную систему легочных альвеол непосредственно в кровь и разносятся по всему организму. • через желудочно-кишечный тракт - ядовитые вещества могу всасываться уже из полости рта, поступая сразу в кровь. • через поврежденные кожные покровы - из жидкой среды при контакте с руками; в случае высоких концентраций токсических паров и газов в воздухе.

Комбинированное действие ВВ это одновременное или последовательное действие на организм нескольких ядов при одном и том же пути поступления. Комплексное действие ВВ - это одновременное действие на организм нескольких ядов при разных путях поступления. Сочетанное действие ВВ – действие ядов при наличии и других вредных факторов (повышенная температура, влажность и т. д. ) Комбинированное действие бывает: • • аддитивное, потенцированное, антагонистическое действие др.

• Аддитивное действие — это суммарный эффект смеси, равный сумме эффектов действующих компонентов. где С 1; С 2, . . . Сп — концентрации каждого вещества в воздухе, мг/м 3; ПДК — предельно допустимые концентрации этих веществ, мг/м 3. • Потенцированное действие (синергизм) компоненты смеси действуют так, что одно вещество усиливает действие другого. Эффект комбинированного действия при синергизме выше аддитивного.

• Антагонистическое действие наблюдается, когда эффект комбинированного действия вещества менее ожидаемого. Компоненты смеси действуют так, что одно вещество ослабляет действие другого, эффект — менее аддитивного. При потенцированном и антагонистическом действии оценку суммарного эффекта проводят с учетом коэффициента комбинированного действия ККД: где ККД > 1 при потенцировании; ККД < 1 — при антагонизме; 1, 2, … п — номер вещества.

3. 1. 2. Вибрации — малые механические колебания, возникающие в упругих телах. В зависимости от способа передачи колебаний человеку вибрацию подразделяют на: 1. общую - передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека (диапазон частот - 1. . . 63 Гц ) 2. локальную - передающуюся через руки человека; воздействующая на ноги сидящего человека, на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов. диапазон частот - 8. . . 1000 Гц

По направлению действия общая вибрация подразделяется: Вертикальная - направленная перпендикулярно опорной поверхности (отбойный молоток); Горизонтальную - действующая в плоскости, параллельной опорной поверхности (стиральная машина). Вибрация оказывает на организм человека разноплановое действие в зависимости от: • спектра, • направления, • места приложения • продолжительности воздействия • индивидуальных особенностей человека.

Симптомы и частотные диапазоны вредного воздействия вибрации на человека

Модель тела человека и резонансы отдельных его частей

Вибрационная болезнь Симптомы вибрационной болезни многогранны и проявляются в нарушении работы сердечно-сосудистой и нервной систем, поражении мышечных тканей и суставов, нарушении функций опорнодвигательного аппарата

Доля заболевших вибрационной болезнью (%) в зависимости от профессии и стажа работы

Параметры вибрации: • Амплитуда колебаний • Виброускорение - a (м/с2) • Виброскорость - v (м/с) • Виброперемещение - u (м)

Гармонический закон колебаний: где — амплитуда и фаза колебаний; — круговая частота, рад/с; = 2 Пf, f -циклическая частота, Гц. Если виброскорость изменяется по гармоническому закону с амплитудой А, то этому закону будут подчиняться и два других параметра. При этом амплитуды виброускорения Аа и виброперемещения Аи связаны с амплитудой виброскорости Av соотношениями:

Логарифмические уровни вибрации: • Логарифмическая единица называется бел (Б), а ее десятая часть — децибел (д. Б). Логарифмический уровень вибрации (д. Б), определяется : Где - пороговое значение соответствующего параметра При f 0 =1000 Гц, пороговое значение виброскорости составляет 5*10 -8 м/с, виброускорения – 10 -6 м/с2

3. 1. 3. Акустический шум — беспорядочные звуковые колебания в атмосфере. Звуковые волны (звуки) –распространяющиеся в окружающей среде и воспринимаемые ухом человека упругие колебания в частотном диапазоне от 20 Гц до 20 к. Гц.

Акустический шум Шум оказывает влияние на весь организм человека. Шум с уровнем звукового давления: • до 30. . . 35 д. Б - привычен для человека, не беспокоит; • до 40. . . 70 д. Б - нагрузка на нервную систему, ухудшение самочувствия, при длительном действии может быть причиной неврозов. • свыше 75 д. Б - может привести к потере слуха — профессиональной тугоухости • более 140 д. Б - возможен разрыв барабанных перепонок, контузия • более 160 д. Б - смерть.

Влияние шума на работающих

Потеря слуха на разных частотах в зависимости от возраста

Скорость звука (с) - скорость с которой распространяется звуковая волна, (м/с). где р - плотность среды, кг/м ; К - модуль объемной упругости среды, Па. Скорость звука составляет 340 м/с (воздух, 20 °С ) Колебательные движения характеризуются: • частотой • периодом колебаний Т. Длина волны - пространственный интервал повторения волновой картины:

Звуковое поле - область пространства, в которой распространяются звуковые волны. Звуковое давление (р) - разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде, (Па). Связь интенсивности звука I (Вт/м 2) со звуковым давлением: Уровень интенсивности звука (д. Б) определяют по формуле: где I 0 — пороговая интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости на частоте 1000 Гц; I 0 = 10 -12 Вт/м 2.

Уровень звукового давления (д. Б) определяют по формуле: где р0 — пороговое звуковое давление; р0 = 2 • 10 -5 Па на частоте 1000 Гц. Пороговые значения звукового давления и интенсивности звука связаны соотношением: Где - плотность воздуха и скорость звука при нормальных атмосферных условиях.

Для акустических расчетов используют интенсивность; Уровень звукового давления — для измерения шума и оценки его воздействия на человека. Взаимосвязь уровня интенсивности и уровня звукового давления:

Шумы По характеру спектра: • тональные - в спектре которых имеются слышимые дискретные тона • широкополосные — с непрерывным спектром шириной более одной октавы. По временным характеристикам: • постоянные - уровень звука которых за 8 часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 д. БА, • непостоянные - для которых это изменение более 5 д. БА: 1. колеблющиеся во времени; 2. прерывистые; 3. импульсивные.

Воздействие ударной волны • Безопасное: при давлении 10 к. Па и менее; • Легкие поражения (звон в ушах, головокружение, головная боль): при избыточном давлении 20. . . 40 к. Па; • Поражения средней тяжести (контузии головного мозга, повреждения органов слуха, кровотечения из носа и ушей ): при избыточном давлении 40. . . 60 к. Па.

Задачи акустического расчета: • определение шума в расчетной точке по заданным характеристикам источника шума; • расчет необходимого снижения шума.

НОКСОЛОГИЯ Глава 2. СОВРЕМЕННАЯ НОКСОСФЕРА ИО заведующего кафедрой Техносферной безопасности и авиатопливообеспечения Калякин Алексей Витальевич УВАУ ГА - 2012

Занятие № 3/4 - Лекция Техногенные опасности Учебные вопросы: 1. Инфразвук и ультразвук 2. Неионизирующие электромагнитные поля и излучения 3. Лазерное излучение 4. Ионизирующие излучения 5. Постоянные региональные и глобальные опасности.

Литература • Ноксология : учебник Белов С. В. , Симакова Е. Н. : Юрайт, 2012. стр. 122 -180

Вопрос 1. Инфразвук и ультразвук Инфразвук - колебания, не превышающие по частоте 20 Гц (нижняя граница слухового восприятия человека). Условия возникновения: • природные источники (обдувание ветром препятствий, извержение вулканов, смерчи, штормы и т. д. ) • работа различных машин и механизмов

Зоны воздействия: • 1 зона – смертельное воздействие инфразвука при уровнях, превышающих 185 д. Б, и экспозицией свыше 10 мин. • 2 зона – действие инфразвука с уровнями от 185 до 145 д. Б, вызывает эффекты опасные для человека. Действие инфразвука с уровнями ниже 120 д. Б, как правило, не приводит к каким-либо значительным последствиям.

Ультразвук - упругие волны высокой частоты (свыше 20 к. Гц - за пределом слышимости). Классифицируют: По способу распространения • воздушный • контактный. По частотному спектру: • низкочастотный – колебания 1, 25*10⁴ - 10⁵Гц, • высокочастотный - свыше 10⁵Гц.

Вопрос 2. Неионизирующие электромагнитные поля и излучения Электромагни тное излуче ние (ЭМИ) распространяющееся в пространстве возмущение электромагнитного поля (взаимодействующих друг с другом электрического и магнитного полей). Электромагнитное взаимодействие характерно для заряженных частиц. Переносчиком энергии между такими частицами являются фотоны электромагнитного поля или излучения. Длина электромагнитной волны (м) в воздухе связана с ее частотой f (Гц) и соотношением: λf = c, где с – скорость света.

• • Электромагнитные поля и ЭМИ разделяют на: неионизирующие (в т. ч. лазерное излучение) ионизирующие (радиация). ЭМИ подразделяется радиоволны (начиная со сверхдлинных), инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение гамма-излучение Неионизирующие электромагнитные поля (ЭПМ) и излучения (ЭМИ) имеют спектр колебаний с частотой до 1021 Гц.

Применение электромагнитных полей и излучений

Вопрос 3. Лазерное излучение – электромагнитное излучение оптического диапазона, источником которого являются оптические квантовые генераторы – лазеры. Лазерное излучение (ЛИ) генерируется в инфракрасной, световой и ультрафиолетовой областях неионизирующего ЭМИ.

При оценке неблагоприятного влияния лазеров все опасности разделяют на: • первичные (источником образования которых является непосредственно сама лазерная установка), • вторичные (возникают в результате взаимодействия лазерного излучения с мишенью). Наибольшая опасность лазера – орган зрения.

Вопрос 4. Ионизирующее излучение Радиоактивность – самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра другого типа, сопровождающееся испусканием частиц или гамма-квантов. Радиация имеет происхождение: • естественное (космос, литосфера) • техногенное (АЭС, ядерное оружие).

Три вида ионизирующих излучений и их проникающая способность

В качестве характеристик меры воздействия ионизирующего излучения на вещество используется величина D – поглощенная доза. Она характеризует поглощенную энергию ионизирующего излучения в единице массы вещества: где d. E – средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме; dm – масса вещества в этом объеме.

Единицей поглощенной дозы системой (СИ) установлен грей (Гр). 1 Гр соответствует поглощению 1 Дж энергии ионизирующего излучения в массе вещества 1 кг, т. е. 1 Гр = 1 Дж/кг. Иногда используется внесистемная единица поглощенной дозы – рад; 1 Гр=100 рад или 1 рад=0, 01 Гр.

Для оценки радиационной опасности, когда реализуются малые дозы излучения, введена эквивалентная доза HT, R как мера выраженности эффекта облучения, равная произведению поглощенной в органе или ткани дозы DT, R на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения WR HT, R = WR *DT, R

Единицей эквивалентной дозы системы (СИ) установлен зиверт (Зв). Один зиверт равен эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы в биологической ткани на взвешивающий коэффициент равно 1 Дж/кг. Внесистемной единицей эквивалентной дозы является бэр (биологический эквивалент рада): 1 бэр = 0, 01 Зв или 1 Зв = 100 бэр.

Вопрос 5. Постоянные региональные и глобальные опасности (стр. 151 -180). 5. 1. Воздействие на атмосферу 1. Превышение ПДК многих токсичных веществ (СО, N 02, S 02, бенз(а)пирена, свинца, бензола и др. ) в городах и природных зонах; 2. Образование в городах фотохимического смога при интенсивных выбросах NOх, Сn. Нm; 3. Выпадение кислотных дождей в регионах при интенсивных выбросах SOх, NОх ;

5. 1. Воздействие на атмосферу 4. Проявление парникового эффекта при повышенном содержании С 02, NOх, О 3, СН 4 в атмосфере, что способствует повышению ее средней температуры; 5. Разрушение озонового слоя при поступлении в него NOх и соединений хлора, что создает опасность УФ-облучения биосферы.

5. 2. Воздействие на гидросферу. 1. Снижаются запасы питьевой воды (около 40% контролируемых водоемов имеют загрязнения, превышающие 10 ПДК); 2. Изменяются состояние и развитие фауны и флоры водоемов; 3. Нарушается круговорот многих веществ в биосфере; 4. Снижается биомасса планеты и, как следствие, воспроизводство кислорода.

5. 3. Воздействие на литосферу. 1. Отторжение пахотных земель или уменьшение их плодородия (ежегодно в мире выводится из строя около 6 млн га плодородных земель); 2. Чрезмерное насыщение токсичными веществами растений (загрязнение продуктов питания). 3. Нарушение биоценозов вследствие гибели насекомых, птиц, животных, некоторых видов растений; 4. Загрязнение грунтовых вод, особенно в зоне свалок.

5. 4. Промышленные и бытовые отходы - отвалы (особенно угольная промышленность) - радиоактивные отходы АЭС - твёрдые бытовые отходы (ТБО) Распределение объёма отходов по классам опасности

5. 5. Энергетические воздействия - ЭМП и ЭМИ (аэропорты (РЛС), телевышки, электростанции, ЛЭП, ПЭВМ, кабельные сети); - Тепловые загрязнения (ЖКХ – 33%, ТЭЦ+ТЭС – 25%, промышленность – 29%, транспорт – 13%); Радиационные загрязнения (недра, удобрения, испытания оружия, АЭС); - Виброакустические загрязнения (транспорт (особенно рельсовый), вентиляция, лифты и т. д. )