Опасностей производственной среды и среды обитания

 

В ходе эволюционного и социального развития в организме человека сложилась весьма совершенная естественная система защиты от опасностей. Эта система естественной защиты включает в себя опорно-двигательный аппарат человека, его отдельные органы (органы зрения, слуха, органы восприятия вкуса, обоняния) и функциональные системы (нервная система, мышечная система, кожные анализаторы и др.). Указанная система действительно обеспечивает достаточно эффективную защиту человека от опасностей среды обитания, однако нередко в условиях производства с большим числом вредных и опасных факторов, величины которых превышают возможности естественной защиты человека, могут происходить «сбои» в работе такой системы защиты с чрезвычайно тяжелыми последствиями (аварии, травмы и т.д.). Поэтому и необходимо знать характеристики отдельных органов и систем естественной защиты человека для обеспечения безопасности его жизнедеятельности в условиях производства, так и в обычной среде его обитания.

Среди указанных выше функциональных систем естественной защиты человека наиболее важной является нервная система, условно подразделяемая на центральную нервную систему (ЦНС) и периферическую нервную систему (ПНС). ЦНС состоит из скопления большого числа (несколько десятков миллиардов) нервных клеток (головной и спинной мозг). ПНС представляет собой некоторое множество анализаторов, воспринимающих сигналы внешней среды и внутренней среды организма человека и преобразующих их энергию в нервные импульсы, которые по нервным волокнам поступают в ЦНС. В ЦНС, как в современном вычислительном устройстве, происходит распознавание этих импульсов и выработка управляющих воздействий (приказов) на исполнительные устройства (органы, мышцы и т.д.). Такая деятельность нервной системы называется рефлекторной и именно благодаря ей человеческий организм в определенной мере защищен от опасностей среды обитания (если они не превышают возможностей организма человека).

Человеческий мозг обладает способностью оценивать значимость поступающей информации по степени важности для жизнедеятельности всего организма в целом, отдельных его органов и систем. При этом в рефлекторной деятельности мозга, как показал основатель русской физиологической школы И.М. Сеченов в работе «Рефлексы головного мозга», большую нагрузку выполняют так называемые безусловные рефлексы, многие из которых являются врожденными и передаются по наследству. Эти безусловные рефлексы побуждают бороться за существование, искать наиболее рациональные ответы на те или иные раздражители. Однако это происходит неосознанно, автоматически, вслепую.

Преобразователями энергии раздражителей в нервные импульсы являются анализаторы (в автоматических системах – датчики), обладают весьма высокой чувствительностью (пороговая чувствительность) и определенным пределом восприятия (болевой предел), за которым следует болевое ощущение и в дальнейшем нарушение работы анализатора.

В соответствии с законом Вебера - Фехнера реакция организма Y(t) на раздражение пропорциональна десятичному логарифму от величины воздействия раздражителя X(t), т.е. У (t) = B Lg X(t) + C,

где В и С – константы.

Для более эффективной защиты человека от опасностей используется более сложный тип рефлекторной деятельности – условные рефлексы, открытые русским физиологом И.П. Павловым. По его определению, «…условный рефлекс – это временная, гибкая связь сигналов с ответной деятельностью организма, формирующаяся на основе опыта». Условные раздражители имеют сигнальный характер, предупреждают организм об опасности, однако если этот сигнал не получает подкрепления о своей полезности, он постепенно ослабевает и может полностью исчезнуть (Л.11).

Органы зрения человека – глаза, обеспечивая безопасность его жизнедеятельности, одновременно позволяют своему «хозяину» получать более 80% информации об окружающей среде.

Глаза обладают весьма высокой чувствительностью, преобразуют световое излучение (в диапазоне длин волн 380 – 760 нм) в импульсы (биоэлектрической природы), которые по зрительному нерву передаются в мозг, где и возникает зрительный образ.

Человеческий глаз способен приспосабливаться к изменяющимся условиям освещения в широких пределах (световая и темновая адаптация). При этом диаметр зрачка может изменяться от 1,5 до 8 мм, а чувствительность глаза – в сотни тысяч раз.

Сетчатка глаза состоит из некоторого множества светочувствительных клеток, напоминающих собой палочки и колбочки (130 млн. палочек и около 7 млн. колбочек). Колбочки обеспечивают дневное цветное зрение. Палочки позволяют видеть ночью, однако, это зрение бесцветное. Цветовое восприятие человек воспринимает как комбинацию трех цветов – зеленого, красного и синего. Цвета широко используются и как средство обеспечения безопасности – цветовая сигнализация. Однако имеется определенная численность людей (5% мужчин и 0,5% женщин), которые страдают цветовой слепотой. Дальтоники, например, не различают красный и зеленый цвет, фиолетовый и желтый. Эти цвета они воспринимают как серые. Поэтому необходимо обязательно проверять работников на эффективность их цветового зрения.

В условиях искусственного освещения, пульсирующего с определенной частотой, например, от люминисцентных ламп низкого давления, дуговых ртутных ламп высокого давления, опасность травматизма представляет собой так называемый стробоскопический эффект, при котором вращающиеся детали рабочих органов машин и механизмов могут казаться неподвижными – зрительная иллюзия (при совпадении частоты пульсации светового протока с частотой вращения отдельных деталей машин).

Звуковые колебания воздушной среды воспринимаются органом слуха – ушами, причем наличие двух ушей позволяет распознавать место нахождения звука (бинауральный эффект). По своему строению ухо делится условно на три части: наружное, среднее и внутреннее. Наружное ухо состоит из ушной раковины и слухового прохода, который наглухо закрыт барабанной перепонкой толщиной около 0,1 мм. За перепонкой находится среднее ухо, заполненное воздухом. В нем имеются три маленькие косточки – молоточек, наковальня и стремечко. За перепонками, закрывающими выход из среднего уха, расположено внутреннее ухо, заполненное особой жидкостью, с двумя органами – органом слуха и вестибулярным аппаратом. Орган слуха (кортцев орган) содержит около 23 тыс. клеток - анализаторов, в которых звуковые волны преобразуются в нервные импульсы, поступающие затем в звуковой анализатор мозга. Вестибулярный аппарат обеспечивает сохранение равновесия. Он состоит из каналов, расположенных в трех взаимно перпендикулярных направлениях, и отолитового аппарата, заполненных жидкостью (отолиты представляют собой кристаллы солей кальция, находящиеся в жидкости). Отолитовый аппарат воспринимает действие силы тяжести и инерции. Каналы реагируют на вращательное движение. Смещение жидкости в вестибулярном аппарате вызывает раздражение анализаторов и соответствующий рефлекторный ответ мышц. Состояние вестибулярного аппарата для ряда профессий (летчики верхолазы, моряки, космонавты) имеет больщое значение и должно периодически контролироваться.

Вкусовые ощущения играют предупредительную роль в обеспечении безопасности. Согласно современной психофизиологической теории вкус имеет четыре основных вида: сладкий соленый, кислый, горький. Вкус воспринимается вкусовыми луковицами – специализированными клеточными скоплениями в слизистой оболочке языка. Вкусовых луковиц насчитывают во рту около 3 – 5 тысяч.

Органом ответственным за восприятие запахов является нос. У человека имеется около 60 млн. обонятельных клеток, расположенных в слизистой облолочке носовых раковин на площади приблизительно в 5 кв. см. При попадании в зону действия обонятельных анализаторов запахов веществ, опасных для здоровья или жизни человека, то тотчас же рефлекторно происходит либо задержка дыхания, либо его замедление. Поэтому для целей сигнализации о наличии опасных и вредных газов, не имеющих запаха (метан и ему подобные), к ним добавляют специальные сильно пахучие вещества – одоранты (одоризирующая сигнализация).

Большое число защитных функций выполняет кожа человека, насчитывающая более 500 тыс. точечных тактильных анализаторов, более 30 тысяч тепловых точек – анализаторов и 250 тысяч точек-анализаторов холода. Тактильная чувствительность связана с ориентировочными рефлексами (ощущение прикосновения, давления). Тепловые анализаторы и системы температурной стабилизации защищают организм от перегрева и переохлаждения, сохраняют температуру тела постоянной.

На каждом кв. см. кожи имеется более 100 болевых точек, «оголенных» окончаний нервов, подающих сигналы в мозг при болевых воздействиях острых, горячих, холодных и других предметов. При этом человеческий организм реагирует на них оборонительным рефлексом и рефлекторным движением удаления от раздражителя.

В мышцах человека также имеются специальные анализаторы – проприорецепторы, способные посылать в мозг сигналы о своем состоянии. Мозг координирует работу и состояние мышц, управляет их сократительной деятельностью, благодаря чему человек ощущает каждый свой мускул. Мышечное чувство «работает» постоянно. Благодаря ему мы принимаем удобную или нужную нам позу. От удобного положения тела человека в определенной мере зависит его работоспособность, а иногда и его безопасность.

Следует иметь в виду, что в реальных условиях жизнедеятельности на каждый анализатор человека могут действовать одновременно несколько раздражителей, что снижает чувствительность этих анализаторов. Так, при сильном шуме, одновременном действии температуры, вибрации и некоторых запахов снижается зрительное восприятие, что в свою очередь чревато возможностью травматизма.

Поэтому, несмотря на имеющиеся у человека естественные системы защиты от опасностей, в определенных ситуациях они могут оказаться недостаточными. Помочь человеку в таких ситуациях должны память и знания о новейших средствах обеспечения безопасности, разработанных на основе сочетания прошлого опыта и современных достижений науки и техники.

 

 

2.4. Классификация работ по напряженности и условиям труда.

 

Исторически так сложилось, что все многообразные формы трудовой деятельности человека условно подразделяются на физический и умственный труд. Физический труд предполагает повышенные нагрузки на опорно-двигательный аппарат человека и его функциональные системы (нервно-мышечную, сердечно-сосудистую, дыхательную и др.). Умственный труд связан с приемом и переработкой информации и требует серьезного напряжения сенсорного аппарата, внимания, памяти, активизации процессов мышления, творческой активности. Если интенсивный физический труд в определенной мере развивает мышечный аппарат, стимулирует обменные процессы, то при значительных физических нагрузках он может привести к развитию патологических процессов, для устранения которых требуется значительные по продолжительности перерывы в работе. Интенсивный умственный труд также может привести к отрицательным последствиям, например к гипокинезии (снижение двигательной активности) - основному условию формирования сердечно-сосудистой патологии.

В процессе трудовой деятельности у каждого работающего можно выделить три основных состояния его физиологических систем: нормальное, пограничное (промежуточное) и патологическое. Тяжесть и напряженность выполняемой работы оценивают по уровню энергозатрат, определяемому методом полного газового анализа. Сущность метода состоит в определении объема потребления кислорода и выделенного углекислого газа. При увеличении тяжести труда возрастает потребление кислорода и количество расходуемой энергии. Тяжесть и напряженность труда в общем случае можно оценить так- же и по степени функционального напряжения организма человека, выполняющего ту или иную работу. Это напряжение может быть энергетическим при физическом труде и эмоциональным – при умственном труде.

Физическая тяжесть труда определяется нагрузками (статическими и динамическими) на организм человека, требующими значительных мышечных усилий и определенных энергетических затрат. Так, суточные затраты энергии для лиц, выполняющих тяжелую физическую работу (лесорубы, горнорабочие, грузчики, скотники, обслуживающие быков- производителей и др.) составляют примерно 16 – 18 МДж; для лиц, выполняющих среднюю по тяжести работу – 12 – 15 МДж; для работников механизированного труда и сферы обслуживания энергетические затраты составляют 10,5 – 11,8 МДж (Л.14,16, 17).

Напряженность труда характеризуется в основном эмоциональной нагрузкой, связанной с интенсивной работой мозга по переработке получаемой информации. При этом учитывают также и эргономические показатели: количество движений в единицу времени, рабочую позу, сменность и т.п. Если плотность воспринимаемых сигналов не более 75 в час, то такая работа характеризуется как легкая, 75 – 175 - средней тяжести; более 175 – тяжелая. При повышенной напряженности труда (в частности у работников творческого труда) можно выявить такие патологии как повышение кровяного давления, тахикардию, увеличение легочной вентиляции, повышение температуры тела и др. изменения в работе отдельных органов и систем.

Условия труда согласно гигиенической классификации подразделяются на следующие четыре класса:

1 – оптимальные;

2 – допустимые;

3 – вредные;

4 - опасные (экстремальные).

Оптимальные условия труда определяются наилучшими для выполнения работы параметрами окружающей среды и факторами трудового процесса.

Допустимыми условиями труда являются такие, при которых уровни неблагоприятных факторов окружающей среды и трудового процесса не превышают установленных гигиенических норм.

Вредные условия труда характеризуются уровнями неблагоприятных факторов, превышающими допустимые гигиенические нормативы и оказывающие неблагоприятное воздействие на работников, или на их потомство. Вредные условия труда в свою очередь подразделяют на четыре степени вредности. Первая степень вредности 3-1 характеризуется такими отклонениями от гигиенических нормативов, при которых могут возникать обратимые функциональные изменения в организме работника и условия для развития заболевания. Вторая степень вредности 3 –2 вызывает развитие стойких функциональных нарушений в организме работника, вызывает временную утрату трудоспособности, способствует появлению начальных признаков профессиональной патологии. При третьей степени вредности 3-3 воздействие уровней вредных факторов приводит к развитию профессиональной патологии в легких формах, к временной утрате трудоспособности. Четвертая степень вредности 3-4 характеризуется четко выраженной формой профессиональной патологии, значительным ростом хронической патологии, высоким уровнем временной утраты трудоспособности работника.

Согласно гигиенической классификации третья степень вредности условий труда устанавливается в баллах. При этом число баллов по каждому вредному фактору Хф проставляют в карте условий труда с учетом продолжительности его действия в течение смены, Хф = Хст. вр./ Т. Применение такой бальной системы позволяет определять размеры доплат за вредные условия труда, оценивая их по сумме значений фактических степеней вредности, тяжести и напряженности труда.

Опасные (экстремальные) условия труда характеризуются такими уровнями производственных факторов, при которых имеет место высокий риск возникновения тяжелых форм острых профессиональных заболеваний и производственного травматизма.

 

2.5.Понятие о большой системе «человек- машина- животное - среда».

 

Рассматриваемая система, представляет собой единый глобальный комплекс некоторого множества обитателей планеты, животных (в том числе и домашних животных), технических объектов, взаимодействующих между собой в условиях окружающей их среды обитания. Поскольку такую систему характеризует неимоверно большое число взаимосвязей, ее следует рассматривать и изучать в классе больших систем, используя при этом методы технической кибернетики. Известно, что максимальное число возможных состояний N, характеризующих неопределенность такой системы может быть выражено математически в виде (Л.13)

N = 2 ^ΰ, где

v = n (n – 1) - максимальное число взаимосвязей n – элементов системы.

Поэтому даже при относительно небольшом количестве взаимодейсвущих между собой элементов системы, например 10, максимальное число взаимсвязей v= 10 (10-1) =99, а неопределенность системы будет равна N = 2⁹⁹.

С увеличением числа элементов, взаимодействующих между собой, неопределенность такой системы резко возрастает. И при отказе хотя бы одной взаимосвязи, или одного взаимодействия между элементами системы, формируются и возникают опасные ситуации, в определенных случаях приводящие к несчастным случаям, авариям, катастрофам, чрезвычайным ситуациям. Взаимосвязи между элементами такой системы характеризуются большим разнообразием и плохо поддаются математическому описанию. Еще хуже обстоит дело с описанием взаимосвязей между отдельными подсистемами, составляющими эту большую систему. Их анализом заняты многие научные дисциплины, такие как экология, биология, физика, химия, математика, инженерная и социальная психология, радиобиология, генетика и др.

Многообразие взаимодействий между элементами системы условно подразделяют на локальные, подсистемные, промышленные, экологические, региональные, межрегиональные, межгосударственные, глобальные. Самым простым является локальное взаимодействие, например, взаимодействие человека с машиной или животными в условиях производства, взаимодействия между предприятиями.

В связи со значительной сложностью таких больших систем их изучение идет по пути выделения и последующего детального рассмотрения отдельных подсистем, входящих в большую систему, на основе традиционного предположения об их первоначальной автономности.

В дальнейшем, по мере накопления знаний о законах функционирования подсистем переходят к изучению взаимосвязей между отдельными подсистемами, которые в общем случае многосвязные, как по своим специфическим характеристикам, так и по многообразию внутрисистемных взаимосвязей.

При изучении курса «Безопасность жизнедеятельности» целесообразно остановить внимание на таких подсистемах, как «человек – машина», «человек – животное», «человек – среда», «человек - машина – среда», «человек – животное – среда», рис.1 (по В.В.Платонову, Л.13).

 

Рис.1. Большая система «Ч-М-Ж-С».

 

Подсистема «человек – машина» Ч-М, ее безопасность функционирования определяется надежностью и безопасностью машин и их энергетического обеспечения, а также действиями работников, обслуживающих машины и прочее технологическое оборудование, входящее в подсистему. При этом безопасность функционирования элементов такой подсистемы, например, отдельного человека, зависит от уровня его профессиональной подготовки, качества приобретенных знаний, от степени соблюдения технологической дисциплины, умения быстро оценить и принять меры к ликвидации опасной ситуации, от способности его организма переносить воздействия неблагоприятных факторов внешней среды. Безопасное функционирование элемента «машина» зависит от надежности и безопасности ее конструкции, эксплуатационной надежности отдельных ее узлов, деталей, их устойчивости к перегрузкам, наличия защитных устройств и мн.др.

Другими словами можно заключить, что безопасность функционирования подобных подсистем является функцией большого числа переменных.

Подсистема «человек – среда» (Ч – С) и ее безопасность функционирования определяется совместными действиями некоторого множества людей (в частности, работников предприятия, организации, населения региона, государства, планеты) в условиях некоторой среды обитания (состояние воздушной среды на рабочих местах, микроклимат производственных помещений, атмосфера помещений, содержащая вредности, среда обитания отдельных регионов, государств, планеты). Элемент подсистемы «среда» в условиях производства характеризуется санитарно-гигиеническими параметрами, уровнем физико-химической и микробиологической опасности, зональными климатическими параметрами и временем года. Число этих показателей достаточно велико. Воздействие человека на среду обитания к настоящему времени настолько значительно, что оценить его полностью практически невозможно. Зато обратные воздействия окружающей среды на человека вполне поддаются оценке и исследованию. Экологические проблемы, стоящие перед человечеством – прекрасный тому пример. Взаимодействия элементов, входящих в такую подсистему сложны и лишь в отдельных упрощенных схемах могут быть изучены и строго идентифицированы.

Безопасность функционирования подсистемы «человек – животное – машина» (Ч-Ж-М) также определяется состоянием большого числа факторов, связанных с взаимодействиями людей в условиях производства, состоянием машин и технологического оборудования, а также с физиологическим состоянием животных, условиями их содержания, их здоровья, нрава, генетически обусловленных компонентов поведения, с реакциями на стрессовые раздражители и усмиряющие воздействия. Поэтому при разработке методов, средств и мероприятий по обеспечению безопасности функционирования такой подсистемы необходимо исходить из анализа опасных ситуаций, которые могут возникнуть в каждом конкретном случае.

Опасная ситуация (травмоопасность) является объективным свойством любой подсистемы, в которой при ее функционировании в зоне рассеивания энергии могут возникать отклонения от заданного уровня функционирования отдельных элементов. Эти отклонения могут быть причиной несчастных случаев, аварий и чрезвычайных ситуаций местного, регионального и даже глобального характера.

При анализе опасных ситуаций в условиях производства в качестве меры опасности принимают продолжительность и частоту каждой отдельной опасной технологической операции и ее общую длительность в течение рабочей смены. При этом опасность технологической операции О определяется суммарной продолжительностью опасных ситуаций ti, возникающих при выполнении всех ее n – элементов, т.е.

.

 

Между числом опасных ситуаций и количеством случаев производственного травматизма установлена пропорциональная зависимость,

т.е. О = F (T тр).

Существует множество различных методик анализа опасных ситуаций. Среди них весьма интересны качественные методы анализа, включающие в себя предварительный анализ опасностей, анализ последствий отказов технических систем, анализ опасностей с помощью дерева причин и дерева последствий, анализ опасностей методом потенциальных отклонений, анализ ошибок персонала, причинно-следственный анализ и т.п. (Л.14).

Основными методами устранения опасных ситуаций и неблагоприятных условий труда являются: а) научная организация труда; б) управление охраной труда; в) аттестация рабочих мест на соответствие требованиям охраны труда; г) экспертиза проектов внедрения новых технологий и технического оборудования; д) профилактика травматизма на базе использования современных технических средств защиты, повышения качества обучения обслуживающего персонала, более полного финансирования мероприятий на охрану труда, внедрение средств автоматизации и роботизации технологических процессов, связанных с вредными и опасными условиями труда.