В результате опасных явлений и в неблагоприятных условиях на человека действуют негативные факторы: взрыва, обрушения строительных конструкций и разрушения элементов оборудования, электрического тока, пожара или отравления (сероводородом, продуктами сгорания), облучения, токсического действия опасных химических веществ, барического действия воздушной ударной волны и т. д. Их результатом может быть вред для жизни и здоровья.
Ущерб для человека может быть обусловлен (рис. 2.1) как прямым воздействием, так и связан с отдаленными последствиями опасных явлений, механизм наступления которых аналогичен механизму действия неблагоприятных условий (например, профвредности). Соответственно различают модели оценки ущерба для здоровья человека в зависимости от длительности и уровней негативных воздействий:
Опасное явление |
Ущерб для человека
Неблагоприятные условия
t
t
Рис. 2.1. Механизмы нанесения ущерба жизни и здоровью человека
а) ущерб, обусловленный прямым действием, имеет место при кратковременно действующих поражающих факторах значительной интенсивности, обычно происходящих в случайные моменты времени в форме опасных явлений. Ущерб для человека в этом случае наступает в случае превышения уровнями воздействий некоторых предельных значений для объекта воздействия. Для количественных оценок используется факторная модель «действующая нагрузка — критическая нагрузка (или несущая способность)». Приведем
|
|
Глава 2
несущие способности для человека по отношению к некоторым факторам: ионизирующее излучение — 4,5 Зв; избыточное давление — 100—200 кПа; пули стрелкового оружия — 200—300 м/с; алкоголь в крови — 5 промилле; электрический ток напряжением 220 В — 100 мА;
б) отдаленные последствия имеют место при опасных процессах, характеризующихся продолжительно действующими слабоинтенсивными негативными факторами (например, повышенные концентрации вредных веществ в воздухе, малые дозы радиации и др.), в результате которых в организме человека наблюдаются неблагоприятные эффекты, влияющие на его здоровье. Количественная оценка ущерба для человека от слабоинтенсивных факторов проводится с помощью модели зависимости «доза—эффект».
Последствия для конкретного человека от негативных воздействий любого вида выражаются бинарной переменной
\w0 = 0 (ущерба нет), если u < uкp
w = <,
\w1 = 1 (ущерба еcть), если u > uкp
где u — действующая нагрузка, uêð — несущая способность конкретного человека. Несущая способность зависит от дифференциальных характеристик негативных воздействий, в частности от длительности действия. По совокупности индивидов она имеет существенный разброс (т. е. является случайной величиной Uêð), который в задачах прогноза обычно не учитывается (берутся средние значения).
|
|
Риск здоровью произвольного человека из некоторой популяции, подвергающейся эпизодически возникающим экстремальным воздействиям, можно определить с использованием модели «нагрузка — несущая способность» через частоту смертей по формуле
где Хâи X0 — частоты негативных и поражающих воздействий соответственно, U — случайная величина уровней негативных воздействий, P(U > Uкp) — условная вероятность смерти, т. е. поражающего воздействия, условием которого является превышение действующей нагрузкой критической для человека. Отсюда
a0(At)=aв(At)P(U>Uкp),
где aв(At) = XвAt и a0(At) = X0At — математические ожидания числа негативных и поражающих воздействий в год соответственно.
Индивидуальная вероятность смерти вычисляется как вероятность хотя бы одного поражающего воздействия в год. Для редких событий
Q0(At)*a0(At),
т. е. риск выражается через частоту X0 поражающих воздействий. Его также можно определить по формуле
1 R =! P (Hi) wi = Qв (A t) w 1 = Qв(M)P(U > Uкp) = Q0(At),
i=0
Система оценки риска в различных сферах
где P(H1) = Qв(Δt) — вероятность гипотезы хотя бы одного воздействия негативных факторов на человека на интервале At; P (H 0 ) = 1-Qв(Δt) — вероятность гипотезы отсутствия негативных воздействий на человека на интервале времени Δt, Q0(Δt) =Qв(Δt)P(U > Uкp) — вероятность поражающих воздействий на человека в год.
Для продолжительно действующих факторов Qв(Δt) = 1. Тогда индивидуальная вероятность смерти от продолжительно действующих факторов, создающих нагрузку u, определяется по зависимости
Q0(Δt\u) = P(Uкp(Δt) < u),
которая фактически является функцией распределения критической нагрузки для произвольного человека из некоторой популяции (зависимость «доза-эффект»). Однако в данном случае действующей нагрузкой является накопленная за интервал времени A t доза от рассматриваемого фактора u = ∫ pmax(t)dt, где pmax(t) — зависимость уровня действующей нагрузки
Δ t
от времени. При этом несущая способность человека зависит от времени набора дозы. Чем больше время действия негативного фактора, тем несущая способность выше, так как подключаются компенсаторные механизмы человеческого организма.
Пример. Зависимость «доза—эффект» для радиационно-индуцированного рака имеет вид R = r E, где r = 5·10-2 1/Зв — коэффициент фатального риска. Какой риск смерти от рака объясняется облучением, если радиационный фон на поверхности Земли составляет 10–3 Зв/(чел.· год)?
Решение. При использовании линейной беспороговой концепции фоновой радиацией объясняется риск смерти от рака, равный R = 5·10-2 ·10-3 = 5·10-5 1/(чел.· год), что составляет 4 % от спонтанного рака.