Основные направления обеспечения безопасности человека и окружающей среды при техногенных чрезвычайных ситуациях: Методическая разработка для студентов, обучающихся по специальности ''Защита окружающей среды''

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЧЕЛОВЕКА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ТЕХНОГЕННЫХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ Методическая разработка для студентов специальности “Защита окружающей среды”

Составитель В.А.Цветков

УЛЬЯНОВСК 2001

УДК 614.8 – 057(076) ББК 20.1 я73 О – 75 направления обеспечения безопасности человека и Основные окружающей среды при техногенных чрезвычайных ситуациях. Методическая разработка для студентов, обучающихся по специальности “Защита окружающей среды” (инженер-эколог) / Сост. В.А. Цветков. – Ульяновск: УлГТУ, 2001. – 102 с. Методическая разработка обеспечивает возможность обучаемым познакомиться с определением риска аварий и с основными принципами и критериями обеспечения безопасности человека и окружающей среды при техногенных авариях. Изучить методы и процедурные основы оценки риска при нормальном функционировании объектов техногенного воздействия и при оценке риска при техногенных авариях тех же объектов, а также планирование и применение мер по снижению риска аварий. Разработка может быть использована обучаемыми для углубленного изучения следующих дисциплин: “Надежность технических систем и техногенный риск”, “Безопасность технологических процессов и производств”, “Защита окружающей среды в чрезвычайных ситуациях”, в часы самостоятельной работы студентов. Пособие подготовлено на кафедре “БЖД, экология и химия”. УДК 614.8-057(076) ББК 20.1 я73 Рецензент – заведующий кафедрой профессионального обучения ИПК при УГПУ канд. техн. наук, доцент М.М. Масленников Одобрено секцией методических пособий научно-методического совета университета. © Ульяновский государственный технический университет, 2001

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1. Определение риска аварий 2. Риск и теория обнаружения и сигналов 3. Концептуальные основы и принципы обеспечения безопасности 3.1. Условия устойчивого развития и безопасности общества при техногенных воздействиях 3.2. Методологические основы обоснования уровней приемлемого риска 4. Вероятностная оценка ущерба, наносимого при аварийных техногенных воздействиях 5. Методы и процедурные основы оценки риска при нормальном функционировании объектов - источников техногенного воздействия 5.1. Структура процедуры по оценке риска при нормальном функционировании опасных объектов 5.2. 0пределение количественных характеристик выбросов и сбросов 5.3. Процедурные основы оценки риска по схеме "доза - эффект" 6. Методы и процедурные основы оценки риска техногенных аварии 6.1. Структура процедуры по оценке риска техногенных аварий 6.2. Методы выявления и идентификации опасных событий, разработка сценариев аварий и оценка вероятностей их возникновения 6.3. Модели формирования факторов техногенного воздействия и рассеивания вредных веществ в различных средах, приемлемые для оценки уровней риска 6.4. Модели распространения вредных веществ в окружающей среде 7. Планирование и применение мер по снижению риска 8. Основные критерии безопасности от техногенных аварий Заключение Приложение Список литературы

Введение Современное общество все в большей мере сталкивается с проблемой обеспечения безопасности и защиты человека и окружающей среды от воздействия техногенных, природных и экологически вредных факторов. Промышленное производство, сконцентрировав в себе колоссальные запасы различных видов энергии, вредных веществ и материалов, стало постоянным источником серьезной техногенной опасности и возникновения аварий, сопровождающихся чрезвычайными ситуациями (ЧС). Внедрение в производство новых технологий не снижает уровень опасности, а влечет появление качественно иных видов риска. Естественно, постоянное стремление к наиболее полному удовлетворению своих материальных и духовных потребностей приводит к увеличению масштабов производства, а, следовательно, и уровня техногенной опасности. Как известно, наибольшую техногенную опасность несут в себе аварии и катастрофы на радиационно и химически опасных объектах, о чем свидетельствуют три крупных ядерных катастрофы (в 1957 году в Уиндскейле, в 1979 году на АЭС в Три Майл Айленде, в 1986 году на Чернобыльской АЭС), произошло восемь серьезных аварий, в том числе с расплавлением активной зоны и повреждениями защитной оболочки ядерной установки, возникло более 30 пожаров. Общее же количество опасных происшествий и аварий на АЭС, сведения о которых поступили в базу данных Международной информационной системы по инцидентам на АЭС, составляет 247 [1]. Крупных аварий на объектах с химической технологией, сопровождающихся тяжелыми последствиями, происходит значительно больше. Достаточно для примера назвать лишь несколько из них: аварию с выбросом диоксина, которая произошла в 1976 году в городе Севезо (Италия); катастрофу, имевшую место в 1984 году на химическом предприятии в городе Бхопал (Индия), которая сопровождалась большим выбросом метилизоцианата; пожар на складе химической продукции компании "Сандоз" в Базеле (Швейцария) и сброс загрязненных вод в Рейн в 1986 году и др. Прямой экологический ущерб, связанный с техногенными авариями и хроническими заболеваниями, вызванными загрязнением окружающей среды, даже в такой развитой стране как США, составляют 4-6 % от валового национального продукта. Любая авария на объектах с ядерной и химической технологиями оказывает негативное воздействие на окружающую природную среду. К сожалению, человечество еще не выработало надежных механизмов саморегуляции своих отношений с природой. Обратные связи появляются лишь в кризисных и катастрофических ситуациях. При этом процессы адаптации человека к складывающимся условиям зачастую происходят при доминирующем стремлении приспособить эти условия к своим нуждам. Свои желания и стремления по удовлетворению своих жизненных потребностей человек не всегда правильно соотносит со "здоровьем" природы, с условиями экологического равновесия, следствием чего может быть неустойчивость и необратимая деградация экосистем. Политика антипропоцентризма, которой вольно или невольно до недавнего времени придерживались большинство государств, привела к существенному снижению качества окружающей среды. Отмеченные выше обстоятельства свидетельствуют о высокой

значимости в современных условиях проблемы обеспечения устойчивого, безопасного развития общества, защиты человека и окружающей среды от техногенных ЧС. Ранее считалось, что техногенные ЧС являются непредвиденными, в силу чего их относили за счет случая, несчастья, стихийного бедствия и т.п. Этот негативный подход до сих пор отчасти оправдан в отношении сил природы, но в настоящее время сформулирован более активный подход, особенно к опасностям, проистекающим от человеческой деятельности. Сейчас признают, что техногенные ЧС в большинстве своем предсказуемы, а потому могут быть предотвращены с помощью соответствующих мер безопасности. Состояние безопасности – такое состояние, когда не существует опасности аварии. Поскольку авария является следствием риска, то безопасность это отсутствие риска. Человеческая практика дает основание для утверждения того, что любая деятельность потенциально опасна. Таким образом, безопасность сама по себе не является самостоятельным понятием, поскольку она зависит от того, что понимается под вредом и риском. Давая определение безопасности следует всегда выражать ее через один или несколько рисков. Существует столько же степеней безопасности, сколько существует степеней риска. Полная безопасность относительно какого-либо риска может быть достигнута только путем устранения его источника. Во всех остальных случаях сохраняется та или иная степень риска, и поэтому достигаемая безопасность оказывается всегда ниже теоретической 100 %-ной безопасности. 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РИСКА АВАРИЙ В обиходе часто употребляется понятие "риск для жизни", "риск проигрыша", "риск потери" и т.п. В экологической литературе широко используются термины "риск аварии", "риск катастрофы", "экологический риск" и др. Анализ этих терминов показывает, что их толкование у каждого автора различно, и даже в научных статьях эти понятия используются часто на обиходном уровне. Такое произвольное использование понятия риска не вредит до тех пор, пока на этой основе не делаются какие-либо серьезные выводы и не принимаются ответственные решения. Однако, в последнее время в литературе стали обсуждаться такие вопросы, как управление риском и плата за риск, взимаемая с предприятий. В этом случае к самому понятию риска нужно относиться более серьезно, чтобы было понятно, за что же, в конце концов, приходится платить? И как построить механизм управления риском? Еще более остро встает проблема определения риска в связи с подготовкой международной Конвенции по трансграничному воздействию промышленных аварий. Некоторые статьи этой Конвенции непосредственно касаются оценки риска промышленных аварий и путей снижения риска. Здесь уже возникает вопрос об адекватности понятия риска на международном уровне. О наличии трудностей в этом вопросе свидетельствует хотя бы такой факт, что в одном из последних вариантов Конвенции исключено определение термина "риск", которое присутствовало в первых вариантах. Сложность заключается в том, что к настоящему времени не существует разработанной теории риска промышленных аварий, равно как и риска других неблагоприятных явлений, и, более того, нет однозначного толкования термина "риск" применительно к экологическим проблемам. При попытке ввести

терминологические определения, лежащие в основе понятийного аппарата теории, целесообразно придерживаться следующих принципов: 1. Принцип конструктивности: разрабатываемое определение термина должно быть конструктивным. Под конструктивностью здесь понимается возможность делать определенные выводы о свойствах и взаимосвязях определяемых объектов, возможность построения аксиоматической теории на основе вводимых понятий и возможность построения моделей изучаемых явлений. 2. Принцип соответствия: терминологические определения должны соответствовать сложившимся представлениям и понятиям, используемым при составлении определения. Вновь даваемые определения не должны противоречить устоявшимся понятиям, используемым в других, ранее разработанных областях науки и техники, а новые термины не должны подменять эквивалентные им известные понятия. Исходя из этих принципов и опираясь на анализ литературных источников, ниже дается определение риска аварии. В публикациях по проблемам экологии термин "риск" ассоциируется с совершенно разнородным кругом понятий. Наиболее ярко это прослеживается по материалам Всесоюзной конференции "Катастрофы и человечество". В одних докладах, где речь идет о сейсмической опасности, считается, что сейсмический риск – это ожидаемые убытки от землетрясений. Здесь риск напрямую отождествляется с известным понятием ущерба, поэтому такое определение риска противоречит принципу соответствия, изложенному выше. Кроме того, в количественном отношении величину ущерба нельзя считать строго определенной. Оценка ущерба - это, скорее, искусный набор приемов и правил, чем предмет точной количественной теории, поэтому отождествление риска с ущербом неприемлемо при попытке создания аксиоматической количественной теории риска. Часто в литературе используется термин "риск жизни", "риск проживания", причем количественная оценка этого понятия дается как отношение числа погибших за определенный срок к полному числу жителей какого-либо региона. Аналогичным образом используется понятие риска при оценке числа жертв в авиакатастрофах. Но отношение числа погибших к полному числу людей проживающих в данном регионе есть просто статистическая оценка вероятности гибели людей при катастрофических явлениях (авариях, стихийных бедствиях, экологических катастрофах). Здесь снова налицо подмена одного термина ("вероятность") другим ("риск"). В других докладах уровень риска определяется как вероятность того, что в отдельной поездке по железной дороге возникает чрезвычайная ситуация, реализовавшаяся в виде крушения или аварии. Если отбросить неуместное здесь использование термина "чрезвычайная ситуация", то здесь также риск отождествляется с вероятностью аварии. Такая подмена ничего нового и конструктивного не привносит. Кроме того, вероятность аварии, рассматриваемая как вероятность выхода из строя системы вследствие отказа в работе ее элементов, является предметом исследования хорошо разработанной теории надежности, и теории риска, как таковой, не существует. В некоторых работах пытаются использовать термин "риск" совершенно произвольным образом и вместо количественной оценки меры риска вводят качественную. Например, определяется "потенциал риска" как степень устойчивости каждого ландшафта, т.е. способность ландшафта к самоочищению

от антропогенных загрязнений и возможность самовосстанавливаться после стихийного бедствия. Однако, такая трактовка грозит смешением с понятием экологической емкости ландшафта. Кроме того, выделяют следующие градации степени риска: катастрофические, крайне опасные, особо опасные, опасные и слабо опасные, заранее отвергая, таким образом, надежду на возможность количественной оценки риска. Существует также понятие о риске как о произведении вероятности появления неблагоприятного события и стоимостного выражения его последствий. Основанием для такого определения риска послужило, повидимому, определение риска, используемое в теории операций. Однако, там понятию риска придается несколько иное толкование, о чем речь будет идти ниже. Кроме того, при попытке построить строгую количественную теорию риска не годится вводить произвольно оцениваемое понятие "стоимости". Такой подход вполне пригоден для прогноза ущерба, но не для оценки риска. В справочнике [2] дается определение экологического риска и риска в природопользовании как вероятности неблагоприятных последствий, в том числе и промышленных аварий. Такое определение нельзя считать конструктивным, поскольку оно сводится к замене одного термина другим. Действительно, любое неблагоприятное последствие может быть названо и определено как некоторое событие, в том числе и авария. Тогда становится очевидной бессмысленность замены словосочетания "вероятность аварии" на "риск аварии". Таким образом, анализ источников информации показывает, что наиболее часто понятие "риск" отождествляют с вероятностью катастрофического явления, ущербом и вероятностью гибели людей. Такая трактовка риска интуитивно ассоциируется с потерей, с неблагоприятным исходом. Основываясь на таком понятии риска, в теории операций дается математически корректное определение риска как разности между выигрышем, который некий игрок получил бы, если бы знал стратегию противника, и выигрышем, который он получит в тех же условиях, применяя свою стратегию (не зная стратегии противника). Если известны вероятности Рj применение противником j-ой стратегии и известен 1

соответствующий риск через

R=

∑Рjrj, т.е. в данном случае риск определяется j=1

разность выигрышей, а выигрыш – через категорию стоимости, которая воспринимается как ущерб. По-видимому, этим и объясняется использование понятия риска как произведения вероятности появления неблагоприятного события и стоимостного выражения последствий этого события. Однако, анализ определения риска, позволяет трактовать риск не как ущерб, а как недополучение возможного выигрыша. Это недополучение может происходить из-за незнания действительной стратегии противника, т.е. из-за потери информации о состоянии объекта. Таким образом, если стратегия противника известна наряду с вероятностью ее применения, т.е. если субъект имеет полную информацию о состоянии объекта, то не имеет смысла говорить о риске, можно говорить лишь о прогнозе ущерба, для чего необходимо ввести в теорию понятие стоимости, количественная оценка которой довольно не определенна. В то же время трактовка риска как недололучения возможного выигрыша, сохраняет надежду на корректное определение этого недополучения в категориях точной теории. Путь к реализации этой надежды лежит через вышеупомянутую связь риска с потерей информации о состоянии объекта.

Одним из подходов к количественной мере ценности информации является оценка среднего риска некоего наблюдателя, ведущего наблюдения за определенным объектом и делающего выводы о состоянии объекта. Наблюдатель может совершать ошибки. Эти ошибки штрафуются. С этой целью вводится функция штрафов с(х,u), где х - случайная величина, характеризующая состояние объекта, u - оценка этого состояния наблюдателем. Если плотность вероятности нахождения объекта в состоянии х есть φ(х), то средний риск наблюдателя, составляет R(u) = ∫с(х,u) φ(х) dx. В данном случае недостаток такой трактовки риска вырисовывается еще более ярко. Действительно, для оценки риска предложенным способом необходимо, кроме объекта и наблюдателя, наличие еще и третьего субъекта, при помощи которого назначаются функции штрафа, оцениваются ошибки наблюдателя и происходит их штрафование. При таком подходе сохраняется основной недостаток – необходимость использования категории стоимости и некорректно определяемого понятия штрафа. Однако, несомненным достоинством такой трактовки является прямая связь риска с информацией о состоянии объекта. Поэтому целесообразно считать, как было предложено выше, такой подход к оценке объекта как прогноз ущерба, а более подходящую трактовку риска поискать в других теориях, где оценка риска не требует введения понятия стоимости или штрафа. Подходящая трактовка риска существует в теории надежности. Вместо риска игрока или риска наблюдателя, рассмотренных выше, в этой теории вводятся понятия риска поставщика и риска потребителя. Рассмотрим эти понятия подробнее. Пусть имеется партия изделий, содержащая долю q брака. Если заведомо известно, что q = 0, т.е. в партии нет бракованных изделий, то вероятность приемки такой партии потребителем Р(0) = 1. Если известно, что q= 1, то приемка такой партии невозможна, т.е. Р(1) = 0. Таким образом, для любой партии изделий можно определить, так называемую, оперативную характеристику Р(q) как функцию вероятности того, что потребитель примет партию изделий, содержащую долю q брака. Истинную величину q никто не знает. Поэтому поставщик и потребитель договариваются, например, о двух числах q1 и q2. Если при случайном выборочном контроле окажется, что доля бракованных изделий меньше q1 , то партия принимается, если окажется, что эта доля превышает q2 , то партия целиком бракуется. Однако, в силу случайного характера выборки, может оказаться что партия будет забракована, т.е. будет принято решение, что q1 > q2, хотя на самом деле партия в целом вполне удовлетворительна по используемому критерию. Вероятность такого события, очевидно, равна 1 – Р(q1) и называется риском поставщика или ошибкой первого рода α. Также может оказаться, что партия будет принята, хотя на самом деле она сильно засорена бракованными изделиями. Вероятность такого события, т.е. вероятность приемки плохой партии, равна Р(q1) и называется риском потребителя или ошибкой второго рода β. Таким образом, здесь риск связывается с вероятностью принятия неправильного решения о качестве партии изделий. Применительно к риску аварии хотя пока и не ясно, кто является "поставщиком", а кто – "потребителем", плодотворность такого подхода, однако, видится в том, что, во-первых, риск связывается с вероятностным характером получения информации о состоянии объекта (партии изделий, среди которых есть бракованные), и, во-вторых, с возможностью количественной оценки риска. Кроме того, увязывание понятия риска с ошибками первого и второго рода наталкивает на мысль об использовании теории распознавания образов методами статистической проверки гипотез. Действительно, в теории распознавания

образов существует определение термина "риск". Именно, риск распознавания – это величина, характеризующая потери или убытки, вызванные неправильными или неточными решениями, принимаемыми в процессе распознавания образов. Хотя в таком определении можно разглядеть недостаток, заключающийся в свободе выбора конкретной величины, характеризующей потери; достоинство определения видится в том, что риск связывается с возможностью принятия неправильных решений, в результате которых могут возникнуть неблагоприятные последствия, например, аварии. Таким образом, анализ понятия риска, используемого в хорошо разработанных отраслях науки, позволяет сделать вывод, что, согласно принципу соответствия, сформулированному выше, определение риска аварии должно основываться на понятии вероятности какой-либо операции, связанной с принятием решения о состоянии объекта. Если на основании информации, получаемой от объекта, выносится правильное решение о его состоянии, например, аварийном, то, в принципе, авария может быть предотвращена. Если же решение выносится неправильно, например, принимается, что состояние не аварийное, хотя на самом деле это не так, или наоборот, принимается решение, что состояние объекта аварийное при безаварийной ситуации в действительности (ложная тревога), то в любом случае может произойти авария. Отсюда видно, что риск аварии в действительности определяется вероятностью неправильного решения о состоянии объекта. Конкретный пример – риск парашютиста при пользовании парашютом. Аварией здесь является нераскрытие парашюта.. Риск такой аварии связан с неполнотой информации об исправности парашюта. Если парашютист берет наугад случайный парашют и использует его, риск велик. Однако, если парашютист сам производит укладку парашюта, сам проверяет исправность всех его систем и деталей, риск уменьшается. Это уменьшение риска связано с приобретением дополнительной информации о состоянии парашюта в ходе его укладки. Если бы на парашюте была "красная лампочка", дающая сигнал об аварийном состоянии, риск аварии был бы минимальным. Из этого примера ясно, что риск аварии и вероятность аварии – два совершенно разных понятия. Именно, риск аварии был связан с неполнотой информации о состоянии объекта, а вероятность аварии связана с надежностью элементов и систем и является предметом исследования хорошо разработанной теории надежности. Таким образом, на основании изложенного предлагается: Определение 1 Риск аварии - это потеря информации о состоянии объекта. Количественно риск оценивается вероятностью пропуска сигнала об аварийном состоянии объекта. Такое определение соответствует принятым понятиям риска в других отраслях науки. Действительно, везде риск ассоциируется с недополучением, убытками, потерями. Здесь риск связывается с потерей (пропуском) информации, сигнала. Конструктивность данного определения заключается в возможности строгого количественного анализа риска и разработки математических моделей риска. Кроме того, такое определение риска позволяет использовать хорошо разработанную теорию обнаружения сигналов, методологию которой целесообразно положить в основу теории риска. 2. РИСК И ТЕОРИЯ ОБНАРУЖЕНИЯ СИГНАЛОВ Основными в теории обнаружения сигналов являются понятия сигнала и помехи (шума). Сигнал – это материальный процесс или явление, однозначно

характеризующий состояние исследуемого объекта. Иначе можно сказать, что сигнал – это материальный носитель информации об объекте. Помехи – это сигналы и шумы от посторонних объектов, засоряющие или искажающие информацию об исследуемом объекте. Шумы и помехи могут генерироваться также и самим объектом в результате процессов и явлений, не связанных с аварийным состоянием объекта. Сигналы и помехи могут быть схожи между собой, в результате чего могут возникнуть четыре ситуации, образующие полную систему в пространстве элементарных событий. 1. Пришел сигнал от исследуемого объекта, находящегося в аварийном состоянии, и этот сигнал воспринят правильно, а именно, как полезный сигнал об аварийном состоянии. Вероятность такого события называется вероятностью обнаружения сигнала и обозначается в теории обнаружения обычно буквой D. 2. Пришел сигнал об аварийном состоянии объекта, но по каким-либо причинам этот сигнал пропущен или отнесен к помеховым и на основании этого не воспринят как полезный сигнал. Вероятность такого события называется вероятностью пропуска сигнала или ошибкой первого рода. В теории обнаружения ошибка первого рода обозначается буквой α. Однако, анализ такого события показывает, что его вероятность есть не что иное, как риск потери информации, поэтому целесообразно использовать для его обозначения букву R. Очевидно, что R = 1 - D), так как сигнал может быть либо обнаружен, либо не обнаружен. 3. Пришла помеха, но, в силу своей схожести с полезным сигналом, она ложно воспринята как полезный сигнал и на основании этого принято неправильное решение (ложная тревога). Вероятность такого события называется вероятностью ложной тревоги и обычно обозначается буквой F. В теории распознавания и статистического оценивания гипотез эта вероятность называется ошибкой второго рода и обозначается буквой β. 4. Пришла помеха и она воспринята правильно как помеха. Это событие в теории обнаружения не представляет интереса и в дальнейшем оно практически не используется. В связи с попыткой применения методологии теории обнаружения сигналов к разработке теории риска необходимо выяснить смысл понятий сигнала, помехи, обнаружения и ложной тревоги применительно к риску аварии. С этой целью рассмотрим следующую модель антиаварийной системы объекта. Пусть имеется некий объект, для которого имеет смысл говорить о риске аварии (рис. 1). Этот объект может находиться в альтернативных состояниях – аварийном или неаварийном. Информация о состоянии объекта в виде сигналов поступает в анализатор сигналов по информационному каналу. В этот же канал могут проникать помехи, которые также идут в анализатор сигналов. В результате анализа сигналов по определенному правилу принимается решение о состоянии объекта. Если принимается решение о том, что состояние объекта аварийное, то вырабатывается команда на остановку объекта и тем самым авария может быть предотвращена. Если принимается решение о неаварийном состоянии, то вырабатывается команда на продолжение нормальной работы, предварительно выполнив, по необходимости, регулировки режима работы объекта. Выше были использованы понятия аварийного и неаварийного состояний объекта. Основываясь на формулировке, приведенной в книге [3], дадим: Определение 2 Аварийное состояние объекта - это отклонение от допустимых эксплуатационных условий, в результате чего через определенное

время г происходит авария при несрабатывании системы аварийной остановки. Поскольку рассматриваются два альтернативных состояния объекта, то нет необходимости определять неаварийное состояние объекта. Однако, для полноты системы понятий целесообразно дать: Определение 3 Авария - это разрушительное высвобождение собственного энергозапаса техногенного или природного объекта, при котором создаются поражающие факторы для людей, техники и окружающей среды [3]. Сигналы об аварийном состоянии объекта могут быть получены от, так называемых, предвестников аварии. Это могут быть процессы и явления, связанные с причинами аварии или возникающие по ходу развития аварийного состояния. Например, рост внутреннего механического напряжения в конструкции, увеличение давления, температуры, трения в системе, появление искрения в электрооборудовании, увеличение утечки газа или электротока – все эти и подобные им явления могут быть предвестниками аварии. Сигналы о них, правильно и вовремя воспринятые, обеспечивают возможность предотвращения аварии. В дальнейшем сигналы об аварийном состоянии объекта будем отождествлять с предвестниками аварии, поскольку в теории обнаружения считается, что, если есть сигнал, то необходимо существует и порождающее его явление. Таким образом, представляется уместным раскрыть смысл еще одного понятия: Определение 4 Предвестник аварии – это сигнал об аварийном состоянии объекта, после принятия которого, авария может произойти через определенное время r, если не принять антиаварийные меры. Обнаружение и регистрация сигналов всегда происходит на фоне помех (шумов). Помехи могут генерироваться как посторонними источниками так и самим исследуемым объектом. Большим заблуждением считается мнение, что помехи в некоторых случаях могут отсутствовать. В таких случаях чаще всего бывает, что просто не выявлены возможные источники помех. Помехи присутствуют всегда, и правильнее всего говорить о большом или малом уровне, потоке помех. Даже если объект максимально изолирован от внешнего мира, все равно, если от объекта идут сигналы, то будут и помехи. Действительно, сигналы формируются в результате каких-либо материальных процессов, да и сами сигналы представляют собой процессы, сопровождающиеся переносом материальных потоков вещества или энергии. Но раз есть потоки, то существуют и флуктуации этих потоков, которые никакими ухищрениями нельзя полностью устранить. Эти флуктуации и становятся основными источниками помех, когда все остальные помехи по возможности устранены или подавлены. Чем на более ранних стадиях развития аварийного процесса необходимо получить сигнал от предвестника, тем слабее будет этот сигнал и тем сильнее влияние помех. Успешное решение задачи обнаружение сигналов в значительной степени определяется тем, насколько хорошо выявлены и определены источники помех, исследованы характеристики помех и выявлены селектирующие признаки, по которым можно было бы отличать полезные сигналы от помех. Отсюда вытекает стратегия уменьшения риска аварий: 1) выявление и исследование характеристик предвестников аварийной ситуации; 2) выявление и исследование характеристик помеховых источников; 3) разработка методов селекции полезных сигналов и помех. Такой подход к проблеме делает более определенными такие понятия как "плата за риск" или "управление риском". Именно, плата за риск – это плата за отсутствие или недостаточность в разработке методов и средств раннего

обнаружения предвестников аварии, а управление риском – это возможность целенаправленно выбирать различные методы селекции сигналов, критерии и правила принятия решения о наличии или отсутствии аварийного состояния объекта. Рассмотрим основные две причины аварии: 1) недостаток информации о работе объекта и 2) избыточная информация, которую оператор не может "переварить". Во-первых, перечисленные факторы не могут являться настоящими причинами аварии, поскольку, согласно [3], причина аварии – это, прежде всего, материальный процесс или явление, вызывающее нарушение энергообмена и сложившихся связей в объекте и обуславливающее саморазвитие аварийного процесса, а потеря информации или ее избыток никак не связаны с материальными процессами. Упомянутые факторы правильнее всего было бы назвать причинами непредотвращения аварии. Первая из этих причин, а именно недостаток информации о работе объекта, в терминах выдвинутой концепции конкретизируется в пропуске сигнала - предвестника аварии. Это может произойти вследствие, например, малой чувствительности системы обнаружения сигналов, то есть если устанавливается слишком высокий порог обнаружения полезных сигналов от предвестников аварии. Разберемся во второй причине, связанной с избыточностью информации и невозможностью ее усвоения. Прежде всего, избыточность можно принимать как слишком большой поток информации, когда сигналы поступают очень часто, так что обрабатывающая эти сигналы система (оператор) "захлебывается в сигналах". Такое может произойти, если система обнаружения сигналов очень чувствительна, т.е. имеет низкий порог обнаружения. Вследствие этого система вынуждена перерабатывать очень большой поток помеховых сигналов, и пока она загружена этим потоком, может прийти полезный сигнал от предвестника, который будет пропущен. Таким образом, для оценки работоспособности и эффективности антиаварийной системы необходимо знать поток помеховых сигналов количество помех, поступающих в единицу времени, т.е. естественным образом в теорию входят временные характеристики системы. Такой характеристикой может служить введенное в определениях 2 и 4 время г- интервал времени между появлением предвестника аварии и моментом начала события аварии, когда дальнейшее развитие аварийного процесса становится неуправляемым. Из этого рассуждения следует, что риск аварии увеличивается, если поток помеховых сигналов, т.е. поток ложных тревог на выходе блока анализа сигналов превысит 1 величину – (см. рис.1). r Помехи Анализатор сигналов

Объект

Остановка Работа

Есть авария Нет аварии

Блок принятия решений

Рис. 1. Модель антиаварийной системы объекта В этом случае система может либо пропустить полезный сигнал об аварийном состоянии объекта, либо выдать ложную тревогу, в результате которой начнутся необоснованные регулировки работы объекта, что также может послужить причиной аварии. Отсюда видно, насколько важную роль в теории риска должны играть такие понятия, как поток ложных тревог, вероятность ложных тревог, порог селекции сигналов.

D

А

б

0

0,2

0,4

0,6

0,6

F

0

Рис. 2. Рабочая характеристика обнаружения сигналов ϕ(q), у.е.

0,2

0,4

0,6

0,8

F

Рис. 3. Статистическая (а) и динамическая (б) части

ΝΝ N

ϕ

T

q

Рис. 4. Плотность распределения параметра q для сигналов s и помех N

0

0,2

0,4

0,6

0,8

F

Рис. 5 Рабочая характеристика риска

В теории обнаружения сигналов существует важнейшее понятие – рабочая характеристика D(F), которая представляет функциональную связь между вероятностью обнаружения сигнала D) и вероятностью ложной тревоги F

(рис. 2). Основные свойства рабочей характеристики: 1) D(0) = 0, 2) D(1) = 1 и 3) если методика обнаружения сигналов правильная, то соответствующая рабочая характеристика - выпуклая ("правильная рабочая характеристика). По аналогии, имеет смысл ввести понятие рабочей характеристики риска (рис. 3), поскольку, как было отмечено ранее, риск R = 1 – D. Очевидно, "правильная" рабочая характеристика риска должна иметь вид, как на рис. 3, сплошная кривая а. Эта рабочая характеристика отражает следующий процесс. Пусть имеется антиаварийная система, в которой происходит анализ полезных сигналов S на фоне помех (шумов) N. Анализ сигналов заключается в том, что измеряется какой-либо параметр q сигнала, например, амплитуда. Этот параметр имеет плотность распределения, причем для сигналов плотность распределения φs(q), а для помех φn(q) (рис. 4). Возможность селекции сигналов на фоне помех основывается на отличии φs(q) и φn(q) (так называемая параметрическая селекция сигналов). Пусть устанавливается некоторый порог обнаружения Т. Если измеренное значение параметра q поступившего сигнала превышает Т, то считается, что анализируемый сигнал принадлежит классу S, а если значение q не превышает Т, то данный сигнал считается принадлежащим классу N, т.е. помеховым. Если величина порога Т слишком велика (порог Т ближе к правому краю рис.4), то заведомо помехи регистрироваться не будут, что соответствует вероятности ложной тревоги F= 0. Однако, при этом и сигналы не будут регистрироваться, если порог выбрать правее правой границы распределения φs(q), т.е. в этом случае значение риска R = 1. Эта ситуация соответствует точке с координатами R = 1, F=0 на рабочей характеристике риска (см. рис. 3, кривая а). С перемещением порога Т к левой стороне графика на рис. 4, вероятность пропуска сигнала, т.е. риск, будет уменьшаться, но при этом будет увеличиваться вероятность ложной тревоги. Таким образом, сам принцип селекции обуславливает закономерность, заключающуюся в том, что с уменьшением риска увеличивается вероятность ложной тревоги, что и отражено вогнутым видом рабочей характеристики риска на рис. 3, кривая а. Наконец, если порог Т выбрать левее левой границы плотности распределения φn(q), то, очевидно, при этом F= 1, и все сигналы должны быть зарегистрированы. Однако, это не так, поскольку не учитывались временные характеристики обнаружения, т.е. предполагалось, что и сигналы, и помехи приходят достаточно редко. Назовем соответствующую рабочую характеристику (сплошная кривая а на рис. 3) статической. Статистическая часть рабочей характеристики риска соответствует той причине непредотвращения аварии, которая выше связывалась с недостаточностью информации о работе объекта. Однако, если учитывать временные характеристики антиаварийной системы, то с уменьшением порога Т на рис. 4 возрастает поток ложных тревог на выходе анализатора сигналов, в связи с чем увеличивается вероятность пропуска сигналов и риск снова начинает возрастать. Назовем эту часть рабочей характеристики динамической (пунктирная кривая δ на рис. 3). Эта часть рабочей характеристики риска связана с избыточностью информации о состоянии объекта. Сумма этих двух частей представляет собой полную, или просто рабочую характеристику риска аварии, Эта характеристика приведена на рис. 5. судя по кривым а и δ на рис. 3, можно сделать вывод, что рабочая характеристика риска на рис. 5 должна иметь, по крайней мере, один минимум. Одной из основных задач теории риска следует считать определение порога Тmin, соответствующего минимуму полного риска аварии. Кроме порога обнаружения, рабочая характеристика риска зависит еще от

нескольких параметров, из которых, в частности, можно выделить следующие: дисперсия сигнала, дисперсия шума, соотношение сигнал/шум. Поэтому рабочая характеристика риска является функцией не менее четырех аргументов и проблема минимизации риска математически может быть сформулирована как задача поиска условного минимума функции в пятимерном пространстве. Таким образом, математический аппарат теории риска должен опираться, с одной стороны, на методы статистического оценивания гипотез и, с другой стороны, дифференциальной геометрии и теории многомерных функций. Предложенная оценка риска позволяет методологически обоснованно проводить исследования проблемы риска не только промышленных аварий, но и экологического риска, а также риска для жизни и здоровья людей. Именно, исходя из определения 1, можно считать, что экологический риск - это вероятность потери информации о неблагоприятном экологическом состоянии того или иного объекта. В соответствии с изложенной методологией возникают задачи исследования сигналов-предвестников о неблагоприятных экологических ситуациях, исследования помех и т.д. Аналогом промышленной аварии при этом будет экологическая катастрофа. Таким же образом можно поставить вопрос о риске для жизни и здоровья людей с медико-биологической точки зрения. В этом случае риском является вероятность пропуска информации об угрозе для жизни и здоровья людей, а не вероятность самой гибели. Разница между этими понятиями в свете выдвинутой концепции очевидна. Здесь также возникает целое направление исследований – поиск и анализ характеристик предвестников и помех, разработка методов и путей предотвращения гибели людей на основе полученной информации. Аналогом промышленной аварии в этом случае является событие массовой гибели или болезни людей. 3. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ И ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ 3.1. Условия устойчивого развития и безопасности общества при техногенных воздействиях Непременным условием устойчивого развития общества является безопасность человека и окружающей среды, их защищенность от воздействия вредных техногенных, природных, экологических и социальных факторов. Под социальными факторами имеются в виду военные конфликты, политические кризисы и т.п. В общем случае под безопасностью, включающей техногенные, природные и экологические аспекты, обычно понимается состояние защищенности общества от чрезмерных вредных воздействий техногенных, природных и экологических факторов. При этом имеется в виду, что обеспечиваются условия, при которых исключается превышение научно обоснованных допустимых уровней физических полей, концентраций вредных веществ и дозовых нагрузок (см. приложение, таблицы 1,2,3). Уровень безопасности, соответствующий тому или иному состоянию общества, его научно-техническим и экономическим возможностям, имеет стохастическую природу и определяется целым рядом случайных явлений. В общем случае он характеризуется [4]: вероятностью возникновения техногенных аварий, катастроф и возможным ущербом при этих событиях;

степенью негативного воздействия на человека и окружающую среду вяло протекающих техногенных и природных процессов при сохранении на макроуровне равновесного состояния экосистем; вероятность перерастания экологической обстановки в кризисную или катастрофическую и возникновения ЧС. Указанные выше вероятностные характеристики по сути выражают риск определенных событий: в первом случае – риск техногенных аварий, катастроф и опасных природных событий; во втором – риск ухудшения здоровья человека, негативных изменений в окружающей среде (ОС) и т.п. при неэкстремальных условиях; в последнем - риск возникновения ЧС экологического характера. В соответствии с современными взглядами, риск обычно интерпретируется как вероятностная мера возникновения техногенных или природных явлений, сопровождающихся формированием и действием вредных факторов, и нанесенного при этом социального, экономического, экологического, а в ряде случаев и эстетического ущербов. В соответствии с этим, при определении уровня риска целесообразно его величину в общем случае представить в виде произведения трех компонентов: R =R1 R2 R3, (3.1.1.) где R – уровень риска, т.е. вероятность нанесения ущерба человеку и окружающей среде; R1– вероятность (в ретроспективе - частота) возникновения события или явления, обусловливающего формирование и действие вредных факторов; R2 вероятность формирования определенных уровней физических полей, ударных нагрузок, полей концентрации вредных веществ в различных средах и их дозовых нагрузок, воздействующих на людей и на другие объекты биосферы; R3 - вероятность того, что указанные выше уровни полей и нагрузок приведут к определенному ущербу: ухудшению состояния здоровья и снижению жизнедеятельности людей, в т.ч. летальному исходу; поражению тех или иных популяций животных и растений, сдвигу равновесного состояния экосистемы; экономическому ущербу и т.п. В условиях нормальной эксплуатации объектов событиями, обуславливающими возниконовение опасностей, являются выбросы и сливы продуктов, содержащих вредные вещества. Периодичность и объем этих выбросов и сливов продуктов, а также уровни физических полей, оказывающих негативное воздействие на объекты живой природы, носят детерминированный характер. Поэтому величина R1 в этом случае может быть принята равной единице и формула (3.1.1.) приобретает вид: (3.1.2.) R = R2 R3 Для аварийных и других нештатных условий величина R1 определяется достаточно сложным образом и зачастую проведение расчетов связано с методическими трудностями. Количественная мера риска может выражаться не только вероятнстной величиной. Иногда риск интерпретируют как математическое ожидание ущерба, возникающего при авариях, катастрофах и опасных природных явлениях:

Rmo = ∑Ri Yi

(3.1.3)

где Rmo- уровень риска, выраженный через математическое ожидание ущерба;

Ri – вероятность возникновения опасного события i-го вида или типа; Yi – величина ущерба при i-том событии. Необходимо иметь в виду, что оценка риска с помощью математического ожидания носит условный характер. При этой оценке условно полагают, что величина ущерба имеет детерминированное значение, его вероятностная природа не учитывается. Приведенная интерпретация риска находит практическое применение. Однако, определение уровня риска как вероятностной категории, является более удобным и приемлемым при решении широкого круга задач научного и практического характера, в особенности задач, касающихся общей оценки уровня безопасности. Уровень безопасности, удовлетворяющий общество, выбор стратегии ее обеспечения, с учетом путей развития экономики, инвестиционных намерений на тех или иных территориях и в регионах, осуществляется исходя из определенных принципов: принцип безусловного примата безопасности и приоритета сохранения здоровья человека над любыми другими элементами качества жизни; принцип приемлемой опасности и риска, в соответствии с которым устанавливается нижний допустимый и верхний желаемый уровни безопасности и в этом интервале, с учетом социально-экономических и других соображений, выбирается приемлемый уровень безопасности и риска; принцип минимальной опасности, в соответствии с которым уровень риска устанавливается настолько низким, насколько это реально достижимо, исходя из допущения, что любые затраты на защиту человека и окружающей среды являются оправданными; принцип последовательного приближения к абсолютной безопасности, т.е. к нулевому риску, а также другие принципы, представляющие собой сочетание выше перечисленных или их развитие. В России, как и в большинстве стран мирового сообщества, в настоящее время принята концепция приемлемого риска, иногда еще называемая концепцией ненулевого риска. Установление уровня приемлемого риска представляет довольно сложную задачу. Для ее решения требуется проведение научного анализа экономических, социальных, экологических, демографических и других факторов, определяющих развитие общества, при их связи и взаимозависимости. Как известно, общество не может обеспечить удовлетворение своих материальных и духовных потребностей без увеличения масштабов общественного производства. А это влечет за собой увеличение техногенного воздействия на биосферу. Поэтому общество вынуждено большее количество средств расходовать на охрану биосферы, т.к. от ее состояния зависят и эффективность производства, и комфортность условий жизни людей, их здоровье, да и сама возможность существования человека. При установлении приемлемого для общества уровня безопасности и риска возникает необходимость в проведении многокритериального анализа условий и путей устойчивого развития общества, с учетом материальных и духовных стимулов и приоритетов. Качественное проведение такого анализа представляется возможным лишь при наличии адекватных критериев выбора оптимального уровня безопасности в рамках тех требований, которые предъявляются ему обществом. В качестве таких критериев могут рассматриваться:

-

валовый национальный продукт (ВНП); качество жизни (КЖ); ожидаемая продолжительность жизни (ОПЖ); стоимость увеличения ожидаемой продолжительности жизни (СОПЖ). Валовый национальный продукт – это все материальные ценности, создаваемые обществом за определенный период (обычно за год), в денежном выражении. Исчисленный в деньгах и отнесенный к общему количеству людей, он составляет средний доход на душу населения. Величина ВНП непосредственно влияет на такие важные показатели уровня жизни как качество жизни и ожидаемая продолжительность жизни. Недостаток валового национального продукта, как критерия безопасности в том, что часть его иногда значительная, идет на оборону, космические исследования, на борьбу с уголовными преступлениями и другие цели, не связанные с обеспечением безопасности от воздействия техногенных, природных и экологических факторов. Качество жизни обычно характеризуется наличием возможностей для отдыха, занятий спортом, искусством, получения образования и т.п. С качеством также принято связывать возможность приобретения предметов не первой необходимости и роскоши, избыток услуг. Качество жизни, как критерий безопасности, не носит самостоятельного характера, в силу недостаточной представительности. Он может использоваться в совокупности с другими критериями. Ожидаемая продолжительность жизни (ОПЖ) в настоящее время считается наиболее приемлемым критерием для оптимизации уровня безопасности. Этот критерий обладает достаточной представительностью, поскольку именно на ОПЖ сказываются техногенные и природные воздействия. С другой стороны, ОПЖ зависит от среднего дохода на душу населения, а следовательно от ВНП. Создаваемая человеком инфраструктура вызывает изменение ОПЖ. Строительство жилья, медицинских учреждений, обеспечение населения продуктами и товарами, развитие транспорта, коммунальных объектов, иных услуг, оказываемых населению, обусловливают рост ОПЖ. С другой стороны, создание для этих целей необходимых народнохозяйственных объектов ведет к загрязнению окружающей среды, авариям, истощению природных ресурсов, деградации природы и, как следствие, к сокращению ОПЖ. При установлении оптимальной величины ОПЖ учитываются указанные тенденции. Устойчивое развитие общества характеризуется постоянным ростом ОПЖ. При этом оптимизация темпов роста ОПЖ предусматривается, исходя из интересов как настоящего, так и будущего поколений, и проводится с учетом прогнозируемых техногенных, экологических и других нагрузок на объекты биосферы, а также социально-экономических соображений. Стоимость увеличения продолжительности жизни, также, как и качество жизни, может использоваться в виде дополнительного критерия при оптимизации уровня безопасности. СОПЖ определяется двумя основными видами расходов: – расходами на медицину, питание, жилье, транспорт, отдых, культуру, разным образом влияющими на ожидаемую продолжительность жизни; – расходами на предотвращение и компенсацию отрицательного влияния техногенной деятельности и опасных природных явлении на ожидаемую продолжительность жизни. В первом случае расходы, обычно, называют затратами и увеличением

ОПЖ и обозначают ЗУ, во втором – затратами на предотвращение - ЗП. При оптимизации уровня безопасности задача состоит в том, чтобы найти правильное соотношение между этими затратами. Считается, что ЗП составляет малую долю от валового национального продукта (10 –15 %) и растет примерно пропорционально увеличению ВНП. В качестве критерия правильного выбора соотношения между затратами принимается непревышение отношения ЗП к величине предотвращаемого сокращения ОПЖ над значением СОПЖ. Указанное выше отношение ЗП к предотвращенному сокращению ОПЖ называют предельной стоимостью снижения риска (ПССР). Следует отметить определенные трудности в расчете СОПЖ, с учетом внедрения новых безопасных технологий. Дело в том, что модернизация производства и внедрение новых технологии, являющихся более безопасными, чем прежние, вызывает не только повышение безопасности, но и, как правило, ведет к увеличению эффективности производства. Возникает некоторая неоднозначность в оценке долей затрат, которые могли бы быть отнесены к повышению безопасности и увеличению эффективности производства. Не без основания считается, что вторая часть затрат в значительной мере направлена на повышение безопасности будущих поколений. Имеется в виду, что высокая эффективность производства создает серьезные предпосылки для повышения уровня безопасности человека и окружающей среды. Уровень безопасности существенно зависит от структурной и инвестиционной политики в развитии экономики и, в известной степени, является индикатором социально-экономического благополучия региона и государства. В связи с этим важное значение имеет принятая за основу концепция территориального размещения производственных и других объектов, являющихся источниками техногенной опасности. Как известно, концентрация производства влечет за собой экономию текущих и капитальных затрат, что обусловлено ростом масштабов производства. Техническая система большой единичной мощности является более экономически выгодной, чем несколько малых, вследствие более рационального расхода металла на ее сооружение, использования производственных площадей и трудовых затрат. Однако, при высокой концентрации производства вступает в силу другой фактор – увеличивается величина наносимого ущерба при крупных авариях в случае землетрясения, акта терроризма или попадания в объект боевого средства. Это касается, прежде всего, наиболее опасных объектов: объектов ядерного топливного цикла, химических и нефтеперерабатывающих предприятий и т. п. При размещении производственных объектов необходимо учитывать и социальные аспекты проблемы повышения безопасности. Как известно, промышленность тяготеет к городам и поселкам с хорошо развитой инфраструктурой. А это влечет за собой увеличение риска крупных социальных потерь при авариях, катастрофах и других событиях, связанных с возникновением чрезвычайных ситуаций. В поисках оптимальных решений необходимо проводить тщательный анализ указанных выше факторов. При этом следует учитывать приоритетную роль обеспечения безопасности. Уровень безопасности в значительной мере зависит от эффективности проектно-конструкторских решений по созданию промышленных объектов, особенно тех из них, которые несут повышенную опасность. Поиск эффективных решений проводится с учетом затрат на повышение

надежности и безотказности технических систем и качества выпускаемой продукции, временного фактора и социальных эффектов. При этом анализе обычно предусматривается использование метода приведенных затрат. Суть метода состоит в сопоставлении и анализе двух величин: расходов на обеспечение надежности и безотказности и экономического, и другого ущерба в стоимостном выражении, обусловленного отказами рассматриваемой технической системы. Проектно-конструкторское решение признается приемлемым, если разность между величиной ущерба и затратами положительна, т.е. больше нуля, а приведенные затраты (сумма стоимостей затрат и ущерба) минимальны. Основные трудности при проведении расчетов связаны с определением ущерба в стоимостном выражении, особенно, когда возникает необходимость в учете социальных последствий аварий и катастроф. 3.2. Методологические основы обоснования уровней приемлемого риска Как уже отмечалось, в основу концепции обеспечения техногенной безопасности в настоящее время в России положен принцип приемлемого риска. Для практической реализации этого принципа необходимы анализ и обоснование целесообразных, приемлемых для общества, с учетом социальноэкономических, психологических и других факторов уровней риска. Из всех видов риска, возникающих при техногенных нагрузках на окружающую среду, обычно главное внимание сосредотачивается на риске для здоровья и жизнедеятельности людей. При этом рассматриваются индивидуальный, коллективный и социальный риски. Поскольку наиболее изученной и проработанной является методология оценки риска техногенного воздействия объектов ядерного топливного цикла, то представляется целесообразным дальнейшее рассмотрение указанных видов риска вести применительно к этим объектам. Риски воздействия и нанесения ущерба, связанные с функционированием объектов, опасных в радиационном отношении, принято называть радиационными. Индивидуальный радиационный риск обычно выражается числом людей, получающих радиационные поражения, которые влекут за собой ухудшение здоровья, в том числе раковые заболевания. При этом чаще всего имеются в виду заболевания со смертельным исходом. Число пораженных обычно оценивается за определенный срок и относится к единичному событию, т.е. к той или иной аварии конкретного вида или типа. Понятие коллективного (группового) риска введено для оценки риска определенных категорий населения, персонала радиационно-опасных объектов, а также в целом населения отдельного региона, страны и даже всей Земли. Величина коллективного риска представляет собой сумму уровней индивидуальных рисков. При определении этой величины учитывается, что различные категории людей обладают неодинаковой восприимчивостью к воздействию радиационных факторов. В этом смысле рассматриваемый вид риска имеет социальную окраску. В таблице 3.2.1. иллюстрируются данные по уровням коллективного риска, обусловленным искусственными источниками облучения. Таблица 3.2.1. Уровни коллективного радиационного риска (число случаев переоблучения в год)

Источник радиационного риска Ядерная энергетика Испытания ядерного орудия (выпадение радиоактивных веществ) Медицинское облучение

Население бывшего СССР 7

Население Земли

48

820

6600

33000-82000

50

Социальный радиационный риск, также как и коллективный, оценивается количеством людей, которые могут оказаться подвержены радиационному ущербу. Однако сходство этих понятий в определенной мере является формальным. По сути, социальный риск имеет существенные особенности. Главная особенность вытекает из того, что приемлемые уровни этого вида риска определяются с учетом отношения общества к радиационной опасности, обусловленной наличием в районе опасного объекта. Количественно он выражается вероятностью того, что при радиационно-опасной аварии или другом событии число людей, подвергшихся радиационному ущербу (ухудшению здоровья, смертельным поражениям и т.п.), будет не менее определенной величины. Численное значение социального риска относится к единичному событию (катастрофе, аварии, происшествию) или к совокупности такого рода событий, развивающихся по различным сценариям. Во втором случае в число учитываемых при оценке социального риска событий включаются лишь те, при которых радиационный ущерб будет не ниже определенного значения. При оценке социального риска для единичного события прежде всего необходимо провести расчет усредненного количества людей, подвергающихся рассматриваемому виду радиационного ущерба в случае возникновения радиационно-опасной аварии, катастрофы или происшествия, по формуле: N =∑R2(τ) R3(τ) Р0(τ) n(τ),

(3.2.1.)

где R2(τ) – вероятность формирования дозовых нагрузок определенного уровня; R3(τ) – вероятность того, что дозовые нагрузки вызовут рассматриваемый радиационный ущерб; Р0(τ) – вероятность того, что в том месте, где проявляется радиационное воздействие, окажется группа людей с одинаковыми условиями облучения; n(τ)- количество людей в группе; τ – расчетный момент времени; k– количество расчетных групп. Суммирование производится по всем группам людей, характеризующимся в среднем одинаковыми условиями облучения. В расчет принимаются средние для каждой группы дозовые нагрузки. Далее логико-вероятностным или иным методом находится вероятность возникновения радиационно-опасного события. Полученная величина интерпретируется, как вероятность того, что определенное количество людей, не меньшее, чем N, может быть подвержено радиационному ущербу R(n>N)=R1,

(3.2.2.)

где R (n > N) – численное значение социального риска при рассматриваемом радиационно-опасном событии (катастрофе, аварии, происшествии); R1– вероятность (а в ретроспективе - частота) возникновения радиационно-опасного события. В том случае, когда при определении уровня социального риска целесообразно учесть ряд событий, развивающихся по различным сценариям и влекущим за собой радиационный ущерб, следует провести расчеты по приведенной схеме для каждого события. Затем, проанализировав полученные результаты, необходимо обосновать социально значимый радиационный ущерб, который выражается числом N. Далее следует провести ранжировку всех радиационно-опасных событий, выделить те из них, для которых n > N, просуммировать для этих событий вероятности возникновения и таким образом найти R(n>N)=

m

(3.2.3.)

∑R1i i=1

где т – число учитываемых при расчете социального риска событий. Расчеты уровня социального риска могут быть проведены и иным путем, если ввести в рассмотрение некую случайную величину п', включающую в себя все параметры стохастической природы, от которых зависит количество людей, подвергающихся радиационному ущербу, в том числе изменчивость направления и скорости ветра и других метеофакторов. При этом условии несколько иное содержание и значение приобретут величины R2 и R3. С учетом указанных замечаний ∞

R (n > N) = N (τ) R1 R2 (τ) R (τ)

∫ f(n') dn N

(3.2.4)

где f(n') - функция распределения случайной величины n'. Как уже отмечалось ранее, количественная мера риска может быть выражена через математическое ожидание ущерба. Величину социального риска предлагают определять по формуле, которая в общем виде выражается: RMO = R1n Уm

(3.2.5.)

где R1 и Y – в пре'кних обозначениях; n и т – показатели, отражающие отношение общества к различным величинам вероятностей и ущербов. В том случае, когда при оценке риска принимаются во внимание все возможные сценарии развития аварий, формула приобретает вид: k

RMO = ∑ R1n Уm I=1

(3.2.6.)

Практически любое воздействие ионизирующих излучений связано с некоторой степенью риска. Поэтому основной принцип, которым руководствуется Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ) при выработке рекомендаций по обеспечению радиационной безопасности, состоит в том, чтобы доза облучения находилась на разумно достижимом низком уровне с учетом экономических и социальных факторов. В соответствии с этим принципом оценка радиационного риска производится через дозу облучения,

являющуюся основным параметром, отражающим вредное воздействие всех факторов радиационной природы. При этом анализируются индивидуальные эффективные дозы облучения, отражающие суммарный эффект облучения организма и коллективные эффективные эквивалентные дозы, получаемые группами людей и определяемые путем суммирования индивидуальных доз (коллективные дозы измеряются в человеко-зивертах, чел.-Зв.). Коллективную эффективную эквивалентную дозу, которую получает поколение людей от какого-либо радиоактивного источника за все время его дальнейшего существования, называют ожидаемой (полной) коллективной эффективной эквивалентной дозой. При обосновании уровня приемлемого радиационного риска исходят из общепринятых принципов МКРЗ, которые являются основой для принятия решений по радиационной защите. Главный смысл этих принципов состоит в целесообразности максимально возможной безопасности, в стремлении к тому, чтобы дозы облучения были настолько низкими, насколько этого можно достичь техническими и организационными мерами с учетом экономических и социальных факторов, в ограничении эквивалентной дозы облучения рекомендуемыми пределами. Пределами являются уровни доз облучения и соответствующие им уровни рисков, которые не должны превышаться ни при каких обстоятельствах. Возможность реализации требований радиационной защиты по пределам доз и рисков не вызывает особых опасений и гарантируется, когда население и персонал подвергаться контролируемому облучению. Заметим, что под контролируемым облучением понимается облучение, имеющее место при нормальных эксплуатационных режимах функционирования радиационноопасных объектов, когда уровни радиационных полей и концентраций РВ регламентированы и постоянно контролируются системой радиационного мониторинга. В отличие от контролируемого, под неконтролируемым облучением имеется в виду облучение в аварийных условиях, когда уровни полей и концентраций выходят из-под контроля, что влечет за собой возможность существенного изменения радиационной обстановки. В аварийных случаях на уровни доз облучения и радиационного риска значительное влияние оказывает стохастический характер многих факторов развития аварии, а также параметров метеообстановки, определяющих закономерности распространения радиоактивных веществ в окружающей среде. Фактические величины уровней риска могут быть оценены только с определенными, иногда достаточно большими, ошибками. В связи с этим, при анализе и оценке риска представляется целесообразным, наряду с пределом риска, пользоваться еще одной величиной риска, при совпадении с которой расчетное значение риска для аварийных условий с определенной гарантированной вероятностью не превышало бы предела риска. Эту величину назовем условным пределом риска. При известном законе распределения плотности вероятности случайной величины риска в зависимости от изменения факторов аварии, условный предел риска может быть легко найден. Однако, указанный закон распределения неизвестен. Во всяком случае, данные по этому поводу в доступных нам публикациях отсутствуют. В связи с этим в большинстве государств, занимающихся использованием ядерной энергии, наряду с пределом риска устанавливается некая величина уровня риска, называемая целью риска. Смысл этой величины практически совпадает с введенным выше понятием – условным пределом риска. Определение же

величины цели риска предусматривается, главным образом, на основе опытных данных и интуиции методом экспертных оценок. Как уже отмечалось, уровень предельного риска не должен превышаться ни при каких обстоятельствах. Превышение же цели риска допускается. При этом риск, превышающий цель риска, считается приемлемым, если он мал настолько, насколько это достижимо. Расчет и установление пределов и целей риска обычно проводится для определенных категорий персонала радиационно-опасных объектов и населения. В соответствии с рекомендациями МКРЗ, при анализе и оценке радиационной опасности вводится понятие о "критической группе" облучения. В качестве "критической группы" облучения рассматриваются лица из населения, находящегося у границ площадки объекта. По принятой у нас терминологии это ограниченная часть населения, принадлежащая к категории Б облучаемых лиц, которые находятся на внутренней границе наблюдаемой зоны. Выбор этой части населения в качестве критической группы облучения обусловлен тем, что она (после персонала объекта) испытывает наибольшую радиационную нагрузку как при контролируемом, так и неконтролируемом облучении. В таблице 3.2.2 приведены значения предела и цели индивидуального риска ранних и отдаленных смертей, принятые МКРЗ и органами надзора за безопасностью ряда стран. Данные, приведенные в таблице 3.2.2, свидетельствуют о неоднозначности взглядов специалистов различных стран на уровни предела и цели риска. Тем не менее, на основе этих данных сформулированы рекомендации по уровням индивидуального риска смерти, связанного с функционированием АЭС. В частности, уровень предела риска считается целесообразным принимать равным 10-5 на человека в год. Значительное превышение этого предела недопустимо. Отмечается, что из-за присущих показателю риска неопределенностей использование указанного предела имеет некоторые ограничения. Уровень цели риска рекомендуется принимать равным 10–6 на человека в год. Смертельные риски, которые имеют значения ниже этого уровня, считаются несущественными. Как известно, аварии, происходящие на радиационно-опасных объектах, различаются по своему характеру и степени возникающей радиационной опасности. В связи с этим полный уровень риска при такого рода авариях целесообразно расчленять на отдельные риски, обусловленные различными путями развития аварии (ПРА), характеризующимися определенными вероятностями реализации. Полный (общий) уровень риска при таком условии может быть вычислен как сумма произведений вероятностей реализации принимаемых во внимание путей развития аварий на соответствующие вероятности нанесения ущерба со смертельным исходом. Таблица 3.2.2. Критерии для оценки индивидуального риска смерти от аварий на границе площадки АЭС, 1/чел. Год Ранние смерти Отдаленные смерти Источник Предел Цель Предел Цель МКРЗ 10-5 10-5 Аргентина (критерий для ядерного 10 -6 10 -6 регулирования) Австралия (правила для новых промышленных установок):

-Управление планирования Нового Южного Уэльса -Управление по защите окружающей среды Западной Австралии Нидерланды Великобритания: -Управление по надзору за ядерными установками Исследовательская группа Королевского общества США (комиссия по ядерному регулированию)

10 -6 10-5

10 -6

10 -6

10 -8

10 -4

10 -6

10 -4

10 -6 5 10 -7

10 -6

5 10-5

Понятие риска от аварии определенного типа (пути развития аварии) оказывается не только полезным, но и необходимым при оценке безопасности тех или иных технических систем радиационно-опасных объектов. Изложенные выше соображения принимаются во внимание при установлении критериальных уровней риска. При этом считается весьма полезным учитывать возможные типы аварий (пути развития аварии) и выражать количественной мерой их вклад в уровень предела и цели риска. При отсутствии необходимой информации для проведения расчетов предел и цель для определенного ПРА могут быть приняты равными 10 % от их полного значения. В соответствии с этим уровень цели риска в расчете на отдельный путь развития аварии рекомендуется принимать равным 10 -7 на человека в год. Обоснование приемлемого уровня радиационного риска, на наш взгляд, может проводиться на основе представлений, развитых Ю.А. Израэлем при рассмотрении вопроса о регулировании качества окружающей среды, а также рекомендаций МКРЗ по оптимизации радиационной защиты. Для проведения анализа и обоснований целесообразно использовать графические зависимости, приведенные на рис. 3.2.1.

Рис.3.2.1.Графики для обоснования уровня приемлемого радиационного риска Обозначения на рисунке: В – уровень радиационного риска в стоимостном выражении (в переводе на денежный эквивалент); G - затраты на предотвращение или снижение уровня радиационного

риска; σ – ожидаемый уровень радиационного воздействия (ожидаемые дозы облучения, число радиационных поражений со смертельным исходом); σэ0 – точка экономического оптиума; σT1 σT2 - границы интервала уровней радиационного воздействия, соответственно, при принятых и реально достижимых перспективных ядерных технологиях и эффективных мерах предотвращения радиационных поражений; σg1 - нижний допустимый пр“дел безопасности, т.е. уровень радиационного воздействия, соответствующий уровню предела риска; σg2 - уровень радиационного воздействия, соответствующий уровню цели риска. Наиболее благоприятным случаем для выбора уровня приемлемого риска является соблюдение условия

σэ0 = σg2

(3.2.7.)

либо максимальное сближение этих величин путем выбора соответствующей безопасной технологии и экономических мер и средств радиационной защиты. Обоснование уровней риска могут проводиться и в соответствии с методологией, основывающейся на концепции "польза – вред" ("оправданность деятельности"), которая рекомендована Международной комиссией по радиологической защите и нашла отражение в наших национальных нормах радиационной безопасности НРБ-96 [10]. Суть этого подхода состоит в следующем: В формализованном виде записываются решения по основным принципам ограничения облучения персонала радиационно-опасных объектов и населения: оправданность деятельности; оптимизация защиты; непревышение дозовых пределов. W = V - (G + B) > 0;

(3.2.8.)

W → m ax; (G+B) → min D < DДОП

(3.2.9.) (3.2.10.)

Здесь W– чистая польза (доход), приносимая функционированием радиационного опасного объекта; V – общая польза, приносимая объек_0я объек_eeп - доза облучения и дозовый предел, соответственно; G, В – в прежних обозначениях и стоимостном выражении. Условие социально-экономической оправданности той или иной технологии и приемлемости радиационного риска вытекает из соотношения (3.2.8), когда W = 0, и записывается в виде (3.2.11.) B
σK = ∫ DN (D) dD 0

(3.2.12.)

Чем больше σK, тем меньше степень защищенности. С увеличением σK, затраты на соответствующее предотвращение ущерба (снижение уровня риска) или иначе говоря, достижение уровня защиты G уменьшаются. При уменьшении σK, т.е. при повышении требований к обеспечению радиационной безопасности, затраты возрастают. Далее приводится дифференциальный анализ "польза - вред", целью которого является определение условий, когда чистая польза имеет максимальное значение. Для проведения этого анализа дифференцируется по переменной σ равенство, вытекающее из соотношения (3.2.8). При дифференцировании этого соотношения получаем: dW dV dG dB —– = —– – ( —– + —– ) dσ dσ dσ dG

(3.2.13)

Максимальная польза, т.е. W = mах соответствует равенству нулю dW производной —– . Таким образом, условие максимальной полезности запишется в dσ виде: dV dG dB —– – ( —– + —– ) = 0 (3.2.14) dσ dσ dG Поскольку для определенного вида и режима функционирования любого объекта, в том числе радиационно-опасного, общая польза может считаться величиной постоянной, не зависящей от о, то последнее условие приобретает вид: DG dB ( —–)σ = - ( —– ) σ = 0 dσ dG

(3.2.14)

А это означает" что оптимальный вариант с точки зрения затрат – пользы соответствует тому случаю, когда увеличение стоимости за счет затрат, обеспечивающих снижение коллективной эквивалентной дозы облучения на одну единицу ее стоимости, уравновешивается снижением стоимости вреда (наносимого ущерба, риска) на ту же величину. Существенный недостаток рассмотренного подхода к обоснованию приемлемого уровня индивидуального радиационного риска в том, что здесь упор делается на экономические соображения и не учитывается в явном виде социальный и психологический факторы. При анализе результатов обоснований уровня приемлемого риска

закономерно возникает вопрос о выработке стратегии перехода от существующего состояния к более совершенному, характеризующемуся приемлемым риском. Этот переход является, по существу, одним из элементов управления риском. Однако, его уместно рассмотреть в данном параграфе. Выбор стратегии перехода, как это следует из рассмотренных выше подходов к обоснованию риска, должен осуществляться с учетом возможностей внедрения перспективных технологических процессов и других методов снижения риска, а также экономических критериев. Опираясь на методологические принципы регулирования качества природной среды, которых придерживается Ю. А. Израэль [8], для выбора стратегии перехода представляется целесообразным ввести понятие экономического оптимума при переходе к приемлемому радиационному риску, вкладывая в него смысл состояния перехода, при котором достигается минимум экономических затрат на предотвращение риска, а также компенсацию последствий выбросов РВ (экономического ущерба, т. е. радиационного риска в стоимостном выражении). Этот оптимум имеет место в том случае, когда прирост издержек предотвращения риска при переходе системы в новое состояние (к приемлемому риску) становится равным снижению радиационного риска, т. е. когда имеет место равенство (по модулю): DG (t) dB(t) —– = —– (3.2. 16) dt dt

В том случае, когда представляется возможным учесть изменение "значимости" затрат и радиационного ущерба с учетом растущих возможностей общества, основываясь на введенном понятии экономического оптимума, можно найти функцию G*(1), лри которой достигается минимальная сумма затрат и ущерба, и момент начала вложения этих минимальных затрат t*1. Это можно сделать исходя из условия T

∞

T

T

∫G*(t)c(t)dt+∫B(t)g(t)dt=min {∫G(t)c(t)dt+ ∫B(t)g(t)dt} t*1

t0

t1

t0

(3.2.7.) где G(t), g(t) – монотонно убывающие функции, которые характеризуют изменение "значимости" затрат и у~церба во времени; t0, t1 – моменты начала воздействия радиационных факторов и начала вложения затрат на предотвращение риска; Т – момент достижения уровня приемлемого риска. Предполагается, что вид функции В(t) определен, а минимум суммарных экономических затрат на предотвращение риска и его компенсацию в расчете на переходный процесс обоснованы. Приемлемый уровень социального риска определяется с учетом отношения общества к радиационной опасности в данном районе. При этом принимается во внимание степень психологического благополучия индивидуума в соответствии с его пониманием риска и меры воздействия радиационных факторов на людей. При определении лриемлемого уровня социального радиационного риска учитывается, что облучение, связанное

с функционированием объектов ядерного топливного цикла, соединяет в глазах общественности все негативное, что связано вообще с каким бы то ни было риском. Следует заметить, что по результатам исследований, приведенных в работе Э. Дж. Хенли и Х. Кумамото, частота благоприятного отношения общественности к ядерной энергии выражается законом распределения, близким к нормальному. При этом математическое ожидание частоты сдвинуто от нулевой отметки в сторону положительных значений. Широко известно, что общественность по-разному реагирует на риск. Как показывает анализ, приемлемый уровень смертельного риска при добровольном участии людей в том или ином опасном мероприятии на три порядка выше, чем при вынужденном. Точно так же хорошо известно, что общество считает одиночные, но с тяжелыми последствиями, события менее приемлемыми, чем большое количество малых происшествий при той же степени риска.

34

Для определения уровня приемлемого социального риска обычно проводится графо-аналитический расчет с использованием критериальных кривых риска, построенных на основе интерпретации для этого случая метода Фармера. Построение критериальных кривых не составляет особого труда при наличия информации о частоте возникновения возможных радиационных аварий рззличного типа, характеризующихся соответствующим количеством и характером выброса РВ, а также радиационным ущербом, выраженным числом смертельных поражений людей. По этим данным находятся графические зависимости f(>N) от N, где N – число смертей, а f(>N) – частота события при числе смертей больше N, для установленных уровней лредела и цели риска с учетом соображений социального характера (рис.3.2.2). -2

10

Неприемлемые риски

смертей

N-

число

Уровень предела риска

-3

10 -4

10 -5

10

Уровень цели риска. Безусловно приемлемые Риски.

-6

10 -7

10 2

1

10

10

3

10

4

10

Рис. 3.2.2. Критерии социального риска Кривые уровней предела и цели риска называют кумулятивными функциями распредел“ния. Они могут иметь различный характер. В частности, это могут быть прямые линии. Наклон прямой линии (прямого участка функции распределения), характеризующийся тангенсом угла наклона, равным -1, свидетельствует о постоянной величине меры аварии fN и уровня риска. Такое положение имеет место в области небольших аварий (левая, часть графиков на рис. 3.2.2). Для крупных аварий, которым соответствует большое количество смертельных радиационных поражений, наклон линии больше. Это является отражением высокой значимости риска в восприятии населением. Для предельных последствий, связанных с полным выбросом радиоактивности и наиболее неблагоприятными условиями в течение всего выброса, (f - N) – линия приближается к вертикальному по-

ложению. Это связано с крайне малой вероятностью возникновения такого события. Выбор уровней приемлемого социального риска производится внутри заштрихованной области или области, расположенной ниже ее. Также как и при выборе уровня индивидуального риска, риски, находящиеся ниже целевой линии, рассматриваются как незначительные и безусловно приемлемые. При проведении графо-аналитического расчета, наряду с предельной и целевой линиями риска, может наноситься на график и использоваться для анализа линия условного уровня предела риска. Эта линия отстоит от предельной линии на расстоянии, соответствующем определенному количеству срединных вероятных отклонений величины риска от его математического ожидания, при котором с заданной гарантированной вероятностью уровень условного риска не превысит уровень предельного риска. Следует однако еще раз заметить, что определение условного уровня предела риска связано с большими трудностями. Практическое лрименение находит, главным образом, анализ риска с помощью целевой линии риска. Для проведения обоснований приемлемого радиационного риска весьма полезными могут оказаться данные по уровням риска, полученные различными авторами расчетным путем и на основе экспертных оценок. Заслуживают внимания расчетные уровни индивидуального радиационного риска, соответствующие установленным нормам радиационной безопасности пределам доз облучения (таблица 3.2.3). Таблица 3.2.3. Уровни индивидуального радиационного риска, соответствующие установленным пределам доз _____________________________________________________________________________

Категория лиц, подвергающихся облучению

Уровеньдозы Уровень

Предел дозы, 0,05 Зв Персонал

Средняя доза при установленном пределе, 0,005 Зв Предел дозы, 0,005 Зв

Отдельные лица из населения

Средняя доза при установленном пределе, 0,0005 Зв

Риск соматикостохастических последствий в год

Риск генетических последствий в год

-4

-4

2 *10

6,25 *10 -5

6,25 *10

-5

-5

6,25 *10

-5

2*10 -6

-6

2*10

-4

8,25*10

2 *10

6,25 *10

дозы Общий риск в год

-5

8,25 *10 -5

8,25 *10 -6

8,25 *10

Приведенные в таблице величины являются условными вероятностями ухудшения здоровья людей при детерминированных значениях доз. Иными словами это значения биологического риска (третьей составляющей риска). Представляют практический интерес уровни радиационного риска, обусловленного естественным фоном и некоторыми искусственными источниками облучения (таблица 3.2.4). Таблица 3.2.4. Средний индивидуальный риск облучения населения Земли и бывшего СССР ____________________________________________________________________________

Источник облучения

__

Население Земли

Население бывшего СССР

_____________________________________________________________________________ -5

Естественный фон Техногенный естественный фон, в том числе: -радон и торон в помещениях -удобрения в с!х -выбросы угольных электростанций пользование автотранспортомупотребление радиолюминисцентных товаров Искусственные источники облучения, в том числе: -медицинское облучение -радиоактивные выпадения от испытания ядерного оружия -ядерная энергетика Всего

-5

1,8 *10

1,6*10

-5

-5

2,1*10

1,7*10 -5

-5

2,1 *10

1,7*10 –7 1,2*10 -8 3,3*10 -8

1,6 *10 -8

1,6* 10 -6

-7

6,6*10 – 1,6*10

-5

2,5*10 -5

2,3*10 –7 1,6*10

-7

1,6*10 -8 1,0*10 -5

-5

4,6*10 - 5,6*10

-8

2,3*10 –5

5,8*10

Для анализа и оценки приемлемого уровня радиационного риска важное значение имеют все три его компонента. При оценке потенциальной опасности и риска атомных электростанций и других обьектов с реакторными установками большая роль отводится определению вероятности большого выброса радиоактивных веществ. Указанная вероятность принимается в качестве критерия риска АЭС. Правда, в настоящее время

37

нет еще однозначного толкования понятия большого выброса. За меру большого выброса принимают и общую активность в выбросе, и долю вышедшей активности от полного количества радиоактивных веществ в активной зоне, и другие характеристики. К большим выбросам относят выбросы, приводящие хотя бы к одной ранней смерти за пределами площадки АЭС, а также выбросы, вызывающие необходимость эвакуации населения. В США, где, как и во многих других странах, нет установившейся однозначной характеристики большого выброса, тем не менее принято значение предельной вероятности большого выброса, которую нельзя превышать. Эта вероятность равна 10^-7 на один реактор в год. Во Франции для АЭС установлена величина вероятности неприемлемых последствий, равная 10^-6. Под неприемлемыми последствиями в данном случае понимается выброс радиоактивных веществ, связанный с разрушением защитной оболочки реактора в результате падения самолета или с длительным обезвоживанием активной зоны реактора из-за полного обесточивания и т.п. В нашей стране к большому выбросу принято относить такой выброс, который приводит к необходимости эвакуации населения за пределы так называемой планируемой зоны. Под планируемой понимается зона в радиусе не менее 25 км, на границе которой эквивалентные дозы облучения в течение года не должны превышать 10 бэр на все тело и 30 бэр при тех же условиях на щитовидную железу ребенка, в расчете на ингаляционное поступление в организм радиоактивного йода. Предельное значение вероятности большого (предельного) выброса -7

у нас установлено, равным 10 на реактор в год. При этом рекомендуется, чтобы оценочное значение вероятности тяжелого повреждения или расплавления активной зоны реактора при запроектных авариях не превышало 10^-5 на реактор в год. Картина с уровнями риска была бы неполной, если не привести так называемые естественные границы риска.По данным Ю.А.Израэля естественными границами риска для человека является диапазон между 10^-2, что соответствует вероятности заболеваемости на душу населения, и 10^-6, что соответствует нижнему уровню риска природной катастрофы или другой серьезной опасности. Нижний уровень риска согласуется с приведенными ранее уровнями радиационного риска.В настоящее время еще нет жестких требований по установлению уровней риска. Можно лишь сослаться на нормативный документ временного характера, разработанный Методологической группой при Главгосэкоэкспертизе под руководством профессора Е.Е.Ковалева [9]. В соответствии с временными требованиями и критериями оценки регионального экологического риска, являющимися содержанием этого документа, при нормальной эксплуатации и авариях промышленных объектов приняты следующие нормативные значения уровня риска в расчете на че-

ловека в год: – персонал предприятий –10^-5 – люди, находящиеся в буферной (санитарио-защитиой) зоне -10 ^-6; - население региона – 10^-6 Уровень риска экологических последствий для населения за лределами региона, включая трансграничные и глобальные эффекты, установлен равным 10^-8 При оценке риска определенные трудности возникают при наличии в регионе большого числа источников опасности. В частном случае, когда этими источниками являются радиационно-опасные объекты, задача несколько упрощается, ввиду того, что механизм воздействия ионизирующих излучений на окружающую среду может считаться одинаковым, независимо от вида и физикохимического состояния радионуклидов. Хотя и здесь можно увидеть некоторые особенности, связанные с характером облучения, видом излучения и т. п. Тем не менее, для группы разнородных радиационно-опасных объектов представляется возможным произвести оценку кумулятивного радиационного риска, полагая, что радиационные факторы обладают свойством аддитивности. В ряде случаев при оценке риска, обусловленного совместным действием различных по своей природе или характеру воздействия факторов, требуется тщательный анализ вклада каждого из этих факторов в конечный эффект. 4. ВЕРОЯТНОСТНАЯ ОЦЕНКА УЩЕРБА, НАНОСИМОГО ПРИ АВАРИЙНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ Ущерб, наносимый человеку и окружающей среде при техногенных авариях, характеризуется разнообразными последствиями воздействия вредных факторов, материальными убытками, снижением социальной значимости и эстетических свойств тех или иных территорий, объектов и т.п. Риск ухудшения здоровья и снижения жизнедеятельности людей, а также смертельных поражений, обусловленных техногенными воздействиями, если не учитывать вероятность возникновения аварии, определяется:

R=R2*R3

(см. 3.2) R2 = Р (Y,D)) – вероятность формулирования в рассматриваемой точке определенного уровня физического поля или дозы вредного вещества; R3 = Р (эф/ Y,D) – вероятность возникновения определенного вредного эффекта при условии, что в данной точке будет иметь место уровень физического поля, обладающий поражающим действием, Y (уровень) или доза воздействия вредного вещества, равная D. Поэтому:

R = Р (Y,D)* Р (эф/ Y,D)

(4.1)

39

Вероятности формирования уровней физических полей и дозовых нагрузок зависят от целого ряда случайных факторов, связанных, главным образом, с изменчивостью внешних условий. В число факторов, влияющих на уровни теплового поля, избыточного давления во фронте ударной воздушной волны, входят влажность, наличие осадков и т. п. Формирование поля концентраций в атмосфере и дозовых нагрузок вредных веществ зависят от изменчивости параметров ветра: направления и скорости. Для оценки величины Р(Y,D) необходимо знание закона распределения Y и D). Как правило, принимается, что рассматриваемые случайные величины распределяются по нормальному закону, поскольку они в свою очередь зависит от большого числа других случайных величин. Условная вероятность реализации определенного вредного эффекта при том или ином уровне физического поля или дозовой нагрузке находится с учетом природы и механизма действия вредных факторов. Оценка этой вероятности применительно к воздействию на человека поля аномального давления (избыточного давления и разряжения) и теплового поля особых трудностей не вызывает. Дело в том, что хотя здесь степень поражения конкретного индивидуума является величиной случайной, дисперсия этой величины будет небольшой. При оценке вероятности возникновения того или иного эффекта (например, ракового заболевания, смертельного поражения, снижения иммунитета к определенным заболеваниям и т. п.), обусловленного дозовыми нагрузками, необходимо исходить из конкретного механизма воздействия данного вредного вещества на человека, с учетом всех возможных путей его поступления в организм. Сложность в проведении расчетов во многих случаях объясняется тем, что далеко не для всех происходящих в организме под воздействием вредных веществ процессов могут быть получены модели их количественной интерпретации. Следует, однако, заметить, что в некоторых областях знании, в частности, связанных с изучением и оценкой воздействия на организм радиоактивных излучений, разработаны простейшие модели для проведения расчетов вредных эффектов. Так, для доз радиоактивного облучения, приводящих к стохастическим эффектам, биологический риск может быть определен по формулам: Р (с.эф/D,) = rс*Dэ P(г.эф/D,) = rг* Dэ

(4.2) (4.3)

Где Dэ – эквивалентная доза облучения; rс , rг - коэффициенты риска соматических и генетических эффектов, соответственно. Величина г при оценке риска раковых заболеваний может быть принята равной 1,25*10^-2 ', наследственных эффектов у первых двух поколений облученных людей – 0,4*10^-2 Как уже отмечалось ранее, наряду с индивидуальным риском при-

40

нято проводить оценку группового (коллективного) и социального рисков. Групповой или коллективный риск для определенных категорий персонала опасных объектов и населения находится как сумма индивидуальных рисков. Например, групповой риск при воздействии радиоактивных факторов может рассчитываться по формулам: Р (с.эф/ Dэ) = N *rс*Dэ P(г.эф/D,) = N*rг* Dэ

(4.4) (4.5)

Завершающим этапом расчетов по оценке риска является: определение результирующих уровней риска для определенных, представляющих интерес, территорий, районов и обьектов и сопоставление их с научно-обоснованными, приемлемыми в социальноэкономическом отношении уровнями риска; определение зон и территорий, где уровни риска достигают или превышают значения, при которых необходимо ужесточение контроля или принятие мер защиты для персонала аварийного объекта и населения. Нахождение результирующих уровней риска может проводиться по двум вариантам. По первому варианту результирующий уровень риска рассчитывается путем перемножения вероятности формирования определенного параметра физического поля, характеризующего его поражающее действие, или дозы вредного воздействия радиоактивного, химического или биологического вещества Р (Y,D) на вероятность возникновения вредного эффекта Р (эф/Y,D). Этот вариант применяется, когда используемые при оценке приемлемые уровни риска установлены без учета риска возникновения аварии. В этом случае риск возникновения аварий оценивается отдельно. Если при оценке риска представляется целесообразным учесть не одну, а несколько возможных аварий, определяется средневзвешенный результирующий уровень риска. Для его расчета каждому варианту аварии присваивается коэффициент веса, пропорциональный вероятности возникновения аварии. При этом сумма всех коэффициентов должна быть равна единице. Средневзвешенный риск определяется как сумма произведений этих коэффициентов на величины биологического риска при рассматриваемых авариях. П

n

Σ k P (Y,D) • Р (эф/ Y, D),

Rp =

i

1

i

(4.6)

i=1

где R- средневзвешенный результирующий риск; ki – весовой коэффициент i-ой аварии; Рi(Y,D) – вероятность формирования в рассматриваемой точке определенного уровня физического поля или дозы вредного вещества при i-ой аварии; Рi(эф/Y,D) - условная вероятность возникновения вредного эффекта.

41

За результирующий уровень риска может быть принят также риск наиболее опасной аварии. Однако такой подход имеет существенный недостаток, обусловленный тем, что возникновение наиболее опасной аварии является, как правило, наименее вероятным из числа рассматриваемых событий. В связи с этим результат расчетов может оказаться непредставительным для оценки риска. При втором варианте для каждого вида аварии производится расчет произведения трех упоминавшихся ранее вероятностей: возникновения аварии, формирования вредных воздействий и возникновения вредного эффекта. Полученные результаты складываются. В итоге получается результирующий (суммарный) уровень риска. Расчетная формула имеет вид:

ΣP

Rp =

Ai

Pi(Y,D) • Рi (эф/ Y, D),

(4.7)

где Раi; – вероятность возникновения i-ой аварии. (R1) Остальные величины в прежних обозначениях. Так же как и при первом варианте, за результирующий уровень риска может быть принят риск одной из аварий. Однако в данном случае в качестве расчетной аварии целесообразно принимать такую, при которой имеет максимальное значение результирующий риск. Графическая интерпретация результатов оценки риска в районах, зонах и на объектах достаточно проста. Интересующие территория, район или объект, изображенные на карте, схеме или отображающем устройстве ЭВМ, с применением соответствующих условных обозначений разбиваются на квадраты с определенными значениями уровня риска. Степень детализации обстановки по риску, а, следовательно, и размеры квадратов, выбираются, исходя из необходимой точности представления информации. Такой принцип графического отображения информации об уровнях риска согласуется с методологией представления экологической информации в виде экомодулей, развитой в трудах Донченко В. К. Как уже отмечалось, при оценке риска целесообразно не только прогнозировать и выявлять уровни риска на интересующих территориях, в районах и на объектах, но и устанавливать зоны повышенного риска, где требуется принятие определенных мер по обеспечению безопасности. Для определения границ такого рода зон следует задаваться уровнями риска и с помощью соответствующих методик и отображающих устройств находить изолинии значении этих уровней. Указанные изолинии и будут границами зон.

74

возможность выбора подходящей для конкретных условий модели. Как известно, одним из возможных путей нанесения ущерба для здоровья людей является попадание загрязнений внутрь организма при потреблении продуктов питания и воды. Построение моделей пищевых цепочек, которые бы описывали распространение вредных веществ в компонентах окружающей среды, включая растения, животных, продукты питания, представляет довольно сложную задачу. Адекватная структура пищевой цепи может быть определена на основе анализа рационов питания, возможных путей загрязнения продуктов, входящих в эти рационы. Модели пищевых цепей обычно подразделяются на наземные и водные. Те и другие, как правило, основываются на рассмотрении переноса вредных веществ между "камерами", представляющими собой различные компоненты экосистем. При этом принимаются во внимание все возможные биоаккумуляционные факторы, влияющие на каждую камеру. На основе моделей дисперсии вредных веществ в различных средах и перемещения их по пищевым цепочкам представляется возможным произвести оценку полей концентраций и дозовых нагрузок в районах расположения объектов и по пути распространения этих веществ, падающих на персонал, население, а также популяции животных и растений, биоценозы и экосистемы. Расчетные схемы определения уровней концентраций и дозовых нагрузок устанавливаются, исходя из конкретных целей проводимой оценки и условий остановки.

7. Планирование и применение мер по снижению риска Планирование и применение мер по снижению риска направлено на поддержание приемлемых уровней риска и по возможности достижение состояния минимального риска из области приемлемости [5]. В целом можно сказать, что использование методологии риска в процессе принятия решений по конкретным проектам или комплексному региональному анализу позволяет: определять приоритетные направления стратегий развития региона, эффективно вкладывать средства в те проекты, которые позволяют оптимизировать уровень безопасности региона; учитывать комплексно все существующие в регионе виды риска для населения и окружающей среды, создаваемые в результате выбросов предприятий при нормальном режиме работы и возникновении внештатных и аварийных ситуаций, транспортировке материалов, захоронении и утилизации отходов, природных опасностей и др.; произвести системный анализ стратегии управления состоянием окружающей среды и здоровья населения с учетом инженерно-

75

технических, социальных, экономических, экологических, организационных и законодательных аспектов. Процесс анализа риска при разработке стратегии управления риском включает следующие процедуры: экспертизу существующих рисков для здоровья и окружающей среды в больших промышленных районах, определение приоритетных рисков, которыми необходимо управлять или которые необходимо уменьшать; разработку стратегий управления интегральным риском для населения и окружающей среды, которая основывается на следующих принципах: а) идентификация всех источников риска для здоровья населения и окружающей среды в регионе; б) анализ и ранжирование источников риска с учетом размеров ущербов для населения и окружающей среды; в) разработка предложений по эффективному уменьшению риска на основе обобщенного анализа затрат на снижение риска и выгод от снижения фактических или возможных ущербов; г) оптимизация материальных затрат с учетом социальных факторов и создание комплексной системы управления промышленным и природным риском в регионе; прогнозирование состояния окружающей среды при планировании стратегий промышленного развития регионов, оптимизацию мер по обеспечению приемлемых уровней безопасности населения и охраны окружающей среды; оптимизацию транспортировки опасных веществ и материалов; лицензирование производств, оказывающих воздействие на окружающую среду; разработку законодательных, нормативных и других документов, регламентирующих деятельность опасных производств. Лица, принимающие решения, часто сталкиваются со сложными проблемами, обусловленными экономическими и социальными причинами. Необходимо, чтобы здоровье населения не подвергалось чрезмерной опасности при выбросах в окружающую среду и иных воздействиях промышленных предприятий или при возникновении природных катастроф, чтобы сохранялись благополучие экосистем, благосостояние общества, чистота природной среды. Только решения, направленные на достижение этих целей, способствуют долговременному устойчивому развитию регионов. 8.0сновные критерии безопасности от техногенных аварий Если под безопасностью понимается защита отдельных лиц, общества и окружающей среды от любого фактора, воздействие которого может привести к неблагоприятному отклонению здоровья человека или состояния окружающей среды от их среднестатистических значений, то определение безопасности основано на представлении о существовании зависимости между величиной воздействия какого-либо вредного фактора

на рассматриваемый объект и эффектом от такого воздействия, наблюдаемого как изменение функций объекта, его состава и структуры (рис.8.1): эффект = функция (воздействие фактора).

Эффект от воздействия вредного фактора

Изменение состава объекта

Изменение структуры объекта

Изменение модействия ружением

взаи c ок-

Рис. 8.1. Структурная схема эффектов воздействия на объекты, рассматриваемые при анализе безопасности. Если в качестве такого объекта рассматривать отдельного человека, эффекты от вредных воздействий можно разделить на соматические, генетические (изменение состава и структуры объекта) и иммунные (ослабление иммунитета за счет изменения взаимодействия с окружающей средой). С этой точки зрения критерии безопасности можно условно разделить на 2 группы: критерии безопасности для прямого воздействия; критерии безопасности для изменения среды обитания или ухудшения природной среды. Решение задачи обеспечения безопасности связано, таким образом, с выявлением для каждого рассматриваемого объекта набора факторов, воздействие которых приводит к нежелательным эффектам, и определением критериев, по которым было бы возможно судить о степени опасности такого воздействия. Кроме того, необходимо решить проблему о сравнении эффектов, имеющих разную природу и обусловленных разными факторами. Такое сравнение необходимо для строгого суждения об относительной опасности различного воздействия и, следовательно, для выбора правильного решения, обеспечивающего безопасность объекта. Необходимо также выделить сферы безопасности, т. е. объекты или области человеческой деятельности, для которых непосредственно наблюдаются (или могут наблюдаться) нежелательные для здоровья и нормальной жизнедеятельности людей эффекты. Предлагается классификация, основанная на выделении трех главных объектов безопасности: человек, общество и окружающая среда (табл. 8.1).

Таблица 8.1. Классификация объектов, областей и критериев безопасности Объекты/области безопасности

Основные критерии безопасности

Человек

Индивидуальные

Индивидуум

Социальные Психологические

О Б Щ Е С Т В О

Социальные группы

Нравственные

Народонаселение Технические системы и

Правовые Политико-информационные Демографические Технические

сооружения

О К СРЕДА У Ж А Ю Щ А Я

Экономика

Экономические

Природные ресурсы

Ресурсные

Особи и виды Сообщества Почва, водоемы, ландшафты, климатические условия

Биологические Экологические Ландшафтные и географические

К настоящему времени предложено несколько способов классификации источников опасности и соответствующих целей безопасности: по объектам безопасности, по сферам безопасности, по предмету безопасности и некоторые другие. В частности, В. А. Легасовым [6] была сделана попытка классификации и выделено 7 аспектов безопасности, которые охватывают практически все сферы человеческой жизни (табл. 8.2). На сего-дняшний день существуют и другие схемы. Аспекты и цели безопасности Таблица 8.2. Аспект безопасности

Цель безопасности

Военно-промышленный Промышленный Экономический Политический Национальнокультурный Гуманитарный Социальнополитический

Выживаемость нации, недопущение военной конфронтации Защита от постоянного или аварийного воздействия индустриальных объектов Предупреждение неэффективного ведения хозяйства Недопущение торможения демократизации и гласности Сохранение и защита исторических традиций и наследия, предупреждение национальных конфликтов Защита общечеловеческих ценностей Защита социальных достижений общества

78

Для каждого выделяемого объекта или области безопасности можно ввести систему критериев безопасности, которая будет являться основой для суждения о степени безопасности и ее приемлемости для данного объекта или индивидуума. Набор таких критериев в свою очередь будет являться основой для разработки критериев безопасности следующего, более низкого уровня, роль которых в настоящее время выполняют нор-мы, правила, регламенты. Каждый критерий более низкого уровня являет-ся следствием критерия более высокого уровня (рис. 8.2).

Основные критерии безопасности (табл.8.1)

Вторичные критерии безопасности: нормы, правила, регламент

Рис. 8.2. упрощенная схема иерархии критериев безопасности В группу основных критериев безопасности нами выделены следующие: Индивидуальные (медицинские или санитарно-гигиенические) -призваны ограничивать воздействие на любого человека. Если за основу количественного измерения воздействия на индивидуум принимаются показатели индивидуального пожизненного или годового риска, то, согласно данному критерию, следует ограничивать индивидуальный годовой или пожизненный риск смерти или болезней определенных категорий от фактора опасности; для измерения степени безопасности человека должны использоваться показатели, характеризующие состояние здоровья человека. Проблема измерения здоровья давно привлекала внимание медиков. Боль-шинство существующих методов основано на определении функциональных возможностей организма. Однако для всесторонней оценки этого недостаточно. Важно знать не только объем работы, который может выполнить человек (уровень дееспособности), но и насколько хорошо он себя чувствует (качество здоровья), а также сколько предстоит ему прожить (количество здоровья). Эти показатели и в первую очередь такой, как количество здоровья, т. е. средняя ожидаемая продолжительность жизни при рождении или при том или ином возрасте, и могут служить для количест-венной оценки уровня безопасности населения. Отметим, что средняя ожидаемая продолжительность жизни, являющаяся интегральным показателем общественного здоровья (или уровня безопасности общества), во многом зависит не только от успехов медицины, но и от уровня социальноэкономического развития общества, а также от состояния окружающей среды. Генетические - призваны сохранять генофонд и ограничивают увеличение частоты генетических болезней в первом и/или последующих поколениях потомства (так называемую равновесную частоту). Заметим, что

79

генетические критерии безопасности являются частью индивидуальных, но ввиду их особой важности выделяются нами в особую группу. Социальные - ограничение действия опасного фактора на группы индивидуумов. Подобное ограничение может осуществляться несколькими способами, причем необходимость введения подобного критерия была осознана лишь после возникновения ряда крупных аварий. Поэтому один из предлагаемых способов введения — уменьшение приемлемого уровня допустимого индивидуального воздействия по мере роста масштаба фактора опасности. Психологические - отражают степень неприятия обществом или отдельными индивидуумами уровня техногенного или природно-техногенного риска. Экономические — призваны обеспечивать устойчивое долговременное экономическое развитие. Количественным ограничителем может служить размер экономического ущерба при крупных катастрофах (природных или техногенных), который приводит к дестабилизации экономической системы; некоторые подходы по установлению экономического критерия могут быть использованы из исследований особенностей экономической динамики. Технические - должны накладывать ограничения как на возможность возникновения аварий и катастроф, например жесткое ограничение верхнего уровня вероятности тяжелой аварии или ограничение на предельно допустимое количество вредных и биологически опасных веществ, участвующих в технологическом процессе, так и на размер долговременного непрерывного (в нормальном, т. е. неаварийном, режиме эксплуатации) воздействия на биосферу, например ограничение интенсивности обобщенного риска. Критерии безопасности природных объектов разделены на биологические, экологические и ландшафтные. При установлении этих критериев должны учитываться природные циклы, критические уровни в развитии природных систем, стихийные явления, экстремальные факторы и реакции на них биообъектов, общие тенденции эволюционных процессов , влияние воздействий на структуру и состав сообществ, энергетические взаимодействия и разработанные методы экологического моделирования. Биологические - призваны сохранять многообразие видов: например, в Нидерландах не допускается снижение видового разнообразия более чем на 5 %. Другим критерием, которым предлагают пользоваться, является ограничение на относительное снижение количества чувствительных к фактору воздействия особей. Насколько применение подобных критериев дает возможность обеспечивать безопасность окружающей среды и сохранение видов как источника генетического материала и в конечном итоге обеспечивать долгосрочное существование цивилизации и спо-собствовать адаптации к изменяющимся условиям существования или противодействовать неблагоприятным факторам, остается до конца неясным; эти критерии необходимо рассматривать как составную часть или

80

совместно с экологическими критериями безопасности. Экологические - призваны обеспечивать сохранение экосистем и поэтому ограничивают воздействия на экологические процессы с целью сохранения структурной устойчивости экосистемы. Одним из способов введения экологического критерия безопасности может быть выявление так называемого слабого звена данной экосистемы и ограничение степени воздействия на него в такой мере, чтобы не нарушать устойчивость экосистемы в целом. Для измерения этого аспекта безопасности необходимы показатели, которые бы количественно определяли состояние окружающей среды. К сожалению, на экосистемном уровне не существует каких-либо жестких внутренних механизмов поддержания строго определенного состояния окружающей среды, так как экосистемы могут отвечать на внешние воздействия изменением своих параметров в широком диапазоне. При этом они не будут утрачивать способности к устойчивому существованию. Например, одни виды могут заместить другие, медленнее (или быстрее) пойти процессы биопродуцирования, экосистема может упроститься и т. д., но образовавшийся новый вариант экосистемы с чисто естественно-научной точки зрения будет не лучше и не хуже исходного. Вопрос о желательном состоянии тех или иных природных объектов входит в компетенцию социальных наук и политики и отражает лишь характер социально-экономической и политической конъюнктуры. Для количественной оценки уровня безопасности по такому показателю, как состояние окружающей среды, нужно использовать только такие ее характеристики, которые не являются политическими или экономическими категориями. К таким количественным характеристикам можно отнести степень близости состояния экосистемы к границе ее устойчивости. Сама количественная оценка степени близости состояния экосистемы к границе устойчивости, конечно, имеет большие неопределенности. Тем не менее, в некоторых странах (например, в Нидерландах) такую оценку уже используют для введения в регламентирующую деятельность по безопасности количественных значений для предельно допустимых экологических нагрузок (ПДЭН). Такие ПДЭН должны гаран-тировать отсутствие неустойчивости и непредсказуемости в состоянии экологических систем при соблюдении ограничений уровня воздействия. В соответствии с законодательством по безопасности населения и окружающей среды в Нидерландах уровень воздействия на экосистему (т.е.ПДЭН) не должен превышать уровня, при котором могут пострадать 5 % особей видов в экосистеме. Ландшафтные и географические - ограничительные критерии, которые могут быть введены посредством установления ограничения воздействия на водосборные бассейны, почвы и некоторые другие географические элементы; кроме того, в пространстве климатических параметров можно выделить запретные и приемлемые области. Запретная область характеризует с определенной вероятностью неблагоприятные климатические, возможно необратимые, изменения с точки зрения уровня знаний се-

81

годняшнего дня. Приемлемая область задает диапазон изменений климатических параметров при экономическом развитии мирового сообщества. Между этими областями находится достаточно большая область неопределенности, или условного запрета. Демографические - ограничение на темпы прироста народонаселения может выступать в качестве такого главного критерия, причем подобное ограничение естественно вытекает из уровня экономического развития и неявно уже используется. Другим возможным демографическим критерием может выступать критерий регуляризации, или ограничения темпов урбанизации. При этом, как показывает опыт, принятие любой стратегии урбанизации лучше, чем ее отсутствие. Ресурсные - ограничение и регулирование интенсивности использования возобновляемых и невозобновляемых природных ресурсов (в сочетании с правилами оптимальности). Политико-информационные - информированность и участие населения в процессе принятия решений по потенциально опасным технологиям, доступность к любой информации по ним. Отметим, что закрытость определенной информации по последствиям чернобыльской аварии привела к росту радиофобии и тем самым к увеличению размера самих последствий. Поэтому подобный критерий может служить поддержкой других критериев безопасности. Необходимо учесть готовность к международному сотрудничеству по проблемам безопасности, ограничение узко-ведомственного подхода. Нравственные и правовые - формирование новых нравственных категорий и ценностей, связанных с пониманием необходимости долгосрочного существования цивилизации. В правовую практику должны быть внесены некоторые новые права, в частности право на окружающую среду, благоприятную для здоровья и обеспечивающую долговременное существование мирового сообщества. Разработка полной совокупности научно обоснованных критериев безопасности, в особенности количественных, является долгосрочной задачей и требует значительных затрат на проведение обширного комплекса научно-исследовательских работ. Однако даже в условиях неполноты набора критериев и их недостаточной проработанности или научной обоснованности уже сейчас можно достигнуть определенного эффекта, соблюдая в полном объеме существующие нормы и правила. Эти нормы и правила опираются на имеющийся опыт разработки и эксплуатации потенциально опасных производств, объектов, систем и на научный задел в области теории надежности, исследования развития и протекания аварийных процессов.

82

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В обыденной практике широко распространены суждения о риске как о возможной опасности или неудаче. Люди интуитивно связывают с этим понятием меру предполагаемой неудачи, опасности применительно к какому-либо конкретному виду деятельности. В некоторых случаях риск понимается как деятельность, совершаемая в надежде на удачный исход. Соединение этих двух подходов позволяет рассматривать риск как "вероятность ошибки или успеха того или иного выбора в ситуации с несколькими альтернативами". Анализ показывает, что при определении риска приходится принимать во внимание следующие факторы: человеческий фактор как источник риска в системе "человек-машина"; всю совокупность факторов внешней производственной среды и их влияние на надежность системы "человек-машина"; собственно техногенный аспект надежности системы "человек-машина"; экономические и законодательные ограничения величины риска в рассматриваемом смысле. Тем не менее, вероятностный подход к оценке риска является наиболее аргументированным и находит широкое применение во всех развитых странах. Суть этого подхода заключается в следующем: строится "дерево событий", которое описывает все, что может произойти в системе "человек-машина". При этом анализируется, как каждый элемент системы влияет на ее общую безопасность. Далее с помощью известных методов теории вероятностей и математической статистики оценивается величина риска как для системы в целом, так и отдельных ее подсистем. Естественно, такой подход может быть применен только при наличии соответствующего банка данных о надежности всех элементов системы [7]. Таким образом, формирование подобных банков данных для практического применения вероятностного подхода к оценке риска для различных производственных систем является весьма актуальной задачей. Исходя из рассматриваемой концепции анализа риска, основные мероприятия по его снижению группируются по следующим направлениям: повышение надежности человеческого звена в системе "человек-машина"; минимизация отрицательного влияния факторов внешней среды на надежность системы "человекмашина"; повышение технической надежности технологических процессов, машин и оборудования в процессе их проектирования, изготовления, испытания и технической эксплуатации. Качественно новый уровень безопасности производства может быть

83

обеспечен только на базе качественно новых технических средств и технологий. Поэтому весьма актуальным становится необходимость проведения научных исследований с целью разработки: сенсоров для диагностики технологических режимов и насыщения систем управления адекватной информацией о состоянии безопасности как производства в целом, так и отдельных его частей; аппаратов, принципиально исключающих из технологических процессов высокие давления и температуры, а также материалы, склонные к быстрому окислению, коррозии, разрушению; экономических и правовых вопросов безопасности современных производств.

84

Таблица 1 Критические (пороговые) количества вредных веществ, при которых объект относится к опасным Вещество Группа 1 - Токсичные вещества (количество менее 1 тонны) Алдикарб

Количество, кг

4-Аминобифенил Амитон Анабазин Пятиокись мышьяка, мышьяковая кислота и соли Триокись мышьяка, мышьяковистая кислота и соли Аосин Азинфос-этил

1 1 100 500 100 10 100

Азинфос-метил Бензидин и его соли Бериллий (пыль, соединения) Бис(2-хлорэтил) сульфид Бис(хлорметил) эфир Карбофуран Карбофенотион Хлорфенвинфос 4-(хлороформил) морфолин Хлорометил метиноловый эфир Кобальт (пыль, соединения) Кримидин Циантоат Циклогексимид Деметон Диалифос 00-Диэтил 5-этилсульфинилметил фосфоротиоат 00-Диэтил 5-изопропилтиометил фосфородитиоат 00-Диэтил 5-этилтиометил фосфоротиоат 00-Диэтил 5-пропилтиометил фосфородитиоат Димефокс Диметилкарбомоил хлорид Диметилнитрозамин Диметил фосфорамидоцианиднам кислота Дифацинон Дисульфотон Этион Пенсульфотион

100 1 10 1 1 100 100 100 1 1 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 1 1 1000 100 100 100 100

Фторуксусная кислота Фторуксусная кислота, соли Фторуксусная кислота, эфиры Фторуксусная кислота, амиды 4-фторбутановая кислота 4-фторбутановая кислота, соли 4-фторбутановая кислота, эфиры 4-фторбутановая кислота, амиды 4-фторкротоновая кислота 4-фторкротоновая кислота, соли 4-фторкротоновая кислота, эфиры 4-фторкротоновая кислота, амиды 4-фтор-2-гидроксибутановая кислота

1 1 1 1 1 1 11 1 1

100

11 11

85

Вещество 4-фтор-2-гидроксибутановая кислота, соли 4-фртор-2-гидроксибутановая кислота, эфиры 4-фтор-2-гидроксибутановая кислота, амиды Гликольнитрил (гидроксиацетонитрил) 1, 2. 3, 7, 8, 9-гексахлородибензол-п-диоксин Гексаметилфосфорамид 00-Диэтил S-этилтиометил Селенид водорода Изобензан Изодрин 5-Гидроксинафтален-!, 4-дион 4,4-метилен бис (2-хлоранил) Метил изоцианит Менвинфос 2-нафтиламин Никель(пыль, соединения) Никель тетракарбонил Оксидисульфотон Дифторид кислорода Параоксон (диэтил 4-нитрофенил фосфат) Паратион Паратион-метил Пентаборан Форат Фосацетим Фосфамидон Фосфин Промурит (1-(3,4-дихлорфенил)-3-триазен этиокарбоксамид) 1,3 -пропаназалтон 1-пропен-2-хлоро-1,3-диол диацетат Пиразоксон Гексафторид селена Селенит натрия Стибин Сульфотеп Серы дихлорид Теллур гексафторид 2,3,7,8-тетрахлородибензо-п-диоксин Тетраметилендисульфотетрамин Тионазин Тирпат (2,4- Диметил-1.3-дитиолан-2-карбоксальдегид 0-метилкарбамоилоксим) Трихлорометан Группа 2 — Токсичные вещества (тонны)

Продолжение таблицы 1 Количество, кг 1 1 1 100 100 1 10 100 100 100 10 1000 100 1 100 10 100 10 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 1 10 100 10 100 100 100 1000 100 1 1 100 100 100

(количества более 1 тонны) Ацетон цианогидрин (2-Цианопропан-2-ол)

200

Акролеин (2-пропеналь) Аллиловый спирт (2-пропен-1-ол) Аллиамин 1 Аммиак Бром Сероуглерод Хлор

200 200 200 500 500 200 50

86

Продолжение таблицы 1 Вещество

Количество, кг

Этилен дибромид (1,2-Дибромометан) Этиленимин Формальдегид (концентрация > 90 процентов) Хлористый водород Фтористый водород Сероводород Метилбромид (Бромметан) Оксиды азота Фосген (карбоннлхлорид) Пропиленимин Диоксид серы Тетраэтилсвинец Тетраметилсвинсц

50 50 50 250 20 50 50 200 50 20 50 1000 50

Группа 3 — высокореакционноспособные вещества Ацетилен (Этин) Нитрат аммония 2,2-Бис (трет-бутилперокси) бутан (конц. > 70 %) 1,1-<Бис (трет-бутилперокси)циклогексан (конц. > 80 %) трет-Бутил (пероксиацетат конц. > 70 %) трет-Бутил пероксюобутират (конц. > 80 %) трет-Бутил перокси изопропилкарбонат (конц. > 80 %) трет-Бутил пероксималеат (конц. > 80 %) трет-Бутил пероксикарбонат (конц. > 77 %) Дибензил пероксикарбонат (конц. > 90 %) Ди-фтор-бутил пероксидикарбонат (конц. > 80 %) Диэтилпероксидикарбонят (кони- > 30 %) 2,2-Дигидропеп1роксипропан (конц. > 30 %) Ди-изобутил пероксид (конц. > 50 %) Ди-н-пропил пероксидикарбонат (конц. > 80 %) Этиленоксид Этилнитрат 3,3,6,6,9,9-Гексаметил-1,2,4,5-тетроксоциклононан (конц. > 75 %) Водород

50 5000 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50

Метил этил кетон пероксид (конц. > 60 %) Метил изобутил кетон нероксид (конц. > 60 %) ' Перуксусная кислота (конц. > 60 %) Пропиленоксид Хлорат натрия

50 50 50 50 250

Группа 4 — взрывчатые вещества Азид бария

50

Бис(2,4,6-тринитрофенил)амин Хлортринитробензол Нитрат целлюлозы (сод. азота > 12,6 %) Циклотетрамстилентринитроамин Циклотриметилентринитроамин Диазодинитрофинол

50 50 100 50 50 50

87

Таблица 2 Ориентировочные размеры зоны безопасности для наиболее опасных производств Производимые, перерабатываемые, хранящиеся или перевозимые вещества

Наибольший размер емкости (т) Зона безопасности (м)

Сжиженные углеводороды (пропан, бутан) при давлении более 1,4 ата

300 400 500 600 1000 100

Сжиженные углеводороды (пропан, бутан) при охлаждении и давлении до 1,4 ата Фосген Хлор

25—40 41—80 81—120 121—300 более 300 25 или более, в баллонах или маленьких емкостях единого объема 5 50 или более 2 или более 10—100 более 100

Фтористый водород Триоксмд серы Акрилонитрил Цианистая кислота Сероуглерод Нитрат аммония и смеси нитрата аммония, где

10 или более 15 или более 20 или более 20 или более 20 или более

1000 1000 250 1000 250

содержание азота, рассчитанное из содержания нитрата аммония, превышает 28 % массовых

500 или более

см. приме ч а ние 1

Жидкий кислород Диоксид серы Бром Аммиак (безводный или в виде раствора с содержанием аммиака более 50 % масс.) Водород Окись этилена Окись пропилена хранение при атмосферном давлении; хранение под давлением Метилизоцианат 1. Газ или любая смесь газов, воспламеняющиеся на воздухе и находящиеся в установке в

500 или более 20 или более 40 или более

500 1000 600

более 100 2 или более 5—25 более 25 5 и более 5-25 более 25 1 15 или более

1000 500 500 1000 250 500

1000 1000 1000 1500

1000 1000

газообразном состоянии (за исключением низкого давления) 2. Вещество или любая смесь веществ, воспламеняющиеся на воздухе и в обычных

500 25—40 41—80

300 400 500

условиях присутствующие в установке при температуре выше их температуры кипения (измеренной при 1 ата) в жидком виде, либо в виде смеси жидкой и газовой фаз при давлении

81—120 121—300 более 300 25 или более, в бал

600

более 1,4 ата

лонах или маленькие емкостях единого объема 5

1000 1000

88

Продолжение таблицы 2 Производимые, перерабатываемые , хранящиеся или перевозимые вещества

Наибольший размер емкости (т)

3. Сжиженный газ или любая смесь сжиженных газов, воспламеняющиеся на воздухе, имеющие температуру кипения ниже 0 'С (при 1 ата) и в обычных условиях присутствующие в установке при охлаждении и давлении, равном или мень шем 1,4 ата 4. Жидкость или любая смесь жидкостей, не включенная в вышеперечисленные пункты 1—3, имеющие температуру воспламенения ниже 21 'С

50 или более

Зона безопасности (м) 1000

10000 или более

250

Примечание 1. Для нитрата в мешках, хранящегося в количествах до 300 г. принимается зона 600 м. Для насыпного хранения зона определяется уравнением 600 (макс. масса (т)/3 00) Е 1/3. Таблица 3 Пороговые количества некоторых токсичных соединении, при которых возможно формирование ЛК50 Вещество Пороговое Характеристики Количеств токсичности Акролеин

300кг

ЛК50: 109,7мг/м3 1 ч

Акрилонитрил

—

ЛК50 — 1 ч в интервале

Температура кипения 53

от 3 до 5 г/м Аммиак

3000 кг

ЛК50: 11590мг/м3 1 ч

-33

Арсин

30кг

ЛК50: 369 мг/м- 1 ч

-55

Бромистый водород

3000 кг

ЛК50:2858ррт/1 ч

-67

Хлор

300кг

ЛК50: 293 ррт/1 ч

-34

Хлористый водород Хромовая

3000 кг

ЛК50:3124ррт/1 ч ЛК50:

-85> 100

кислота Цианистый водород

1000кг 100кг

0,35 г/м- 1 ч ЛК50: 163 мг/м3 1 ч

26

1,2-дихлорэтан

—

3

ЛК50: 28 г/м 1 ч

84

3

Дильдрин

1 кг

ЛК50: 3,8 мг/м 1 ч

не учит.

Фтор

30кг

ЛК50: 185ррт/1 ч

-188

Фтористый водород

300кг

ЛК50: 1276 ррт/1 ч

20

Формальдегид

300кг

ЛК50: 1 ч в интервале от

-21

600 до 1000МГ7/Ч

3

Фосин

30кг

ЛК50: 361 мг/м- 1 ч

-88

Фосген Фуран

3 кг 100кг

ЛК50: 38 мг/м- 1 ч ЛК50: 120 мг/м3 1 ч

8 31

Метилизоцианат

1 кг

ЛК50: 5 ppm/4 ч

не учит.

Озон Паратион Пентаборан

1 кг 1000 кг 1 кг

ЛК50: 4,8 ppm/4 ч ЛК50: 210 мг/м- 1 ч ЛК50: 7 ppm/4 ч

не учит.375 не учит.

Диоксид азота Монооксил азота

30кг 300кг

ЛК50: 220 мг/м3 1 ч ЛК50: 924 мг/м3 1 ч

-21 -152

89

Таблица 4 Рекомендуемые ВОЗ показатели качества для индивидуальных веществ на основе не только раковых эффектов или запаха/раздражения/ Вещество

Среднее взвешенное по времени

Среднее время

Кадмий Дисульфид углерода

1-5 нг/м' ] 0-20 нг/м 100 мкг/м

1 год (для сельских районов) 1 год (для городских районов) 24 часа

Диоксид серы

500 мкг/м

10 минут 1 час

Тетрахлороэтилен

350 мкг/м3 5 мг/м

24 часа

Тояуол Трихлороэтилен

8 мг/м 1 мг/м3

24 часа 24 часа

Ванадий

1 мкг/м

24 часа

а) Воздействия при таких концентрациях не должны быть продолжительнее, чем это указано, и не должны повторяться в течение 8 часов. 6) Показатель дан только для загрязнений внутри помещения Таблица 5

Рекомендуемые показателя для комбинированного воздействия диоксида серы и веществ в форме частиц Среднее время

Диоксид серы (мкг/м")

Оценка отражаемости черного дыма (б) (мкг/м3)

Весовая (гравиметрическая) оценка Общие

Ториальные

взвешенные в

частицы (ТР) (г)

форме частиц

(мкг/м3)

вещества (TSP) (в) Кратковременное

24 часа 1 год

125 50

125 50

(мкг/м3) 120 д

70 д

Долговременное

а) Невозможно осуществить прямое сравнение показателей для веществ в форме частиц в левой и правой частях этой таблицы, т. к. индикаторы здоровья и методы измерения различаются. б) Номинальные мкг/м" единицы оценены при помощи-отражения. Применение показателя в отношении черного дыма рекомендуется только для районов, где дым от сжигания угля в жилищах является доминирующим компонентом частиц. Он не обязательно применяется там, где определяющую роль играет дизельный дым. в) TSP: измерения при помощи высокообъемной модели, без какого-либо выбора размеров. г) ТР: эквивалентные показатели для модели с ISO-TP характеристиками (имеют при этом 50 % точку отсечки при 10 mem): рассчитан на основе TSP показателей, при использовании специфических для площадки TSP/ISO-TP отношений. д) Показатели, которые следует на данной стадии рассматривать как пробные, т. к они основываются на результатах единственного исследования.

90

Таблица 6 Обоснованные и рекомендуемые показатели, основывающиеся на сенсорных эффектах или реакциях на раздражения, при использовании среднего времени в 30 минут

Вещество

Порог детектирования

Порог осознавания

0,2—2,0 мкг/м3 70 мкг/м 8 0,6—6,0 мкг/м 210—280 Дисульфид углерода в выбросах вискозы мг/м. 1 мг/м' мкг/м3 24—32 мг/м3 10 Сульфид водорода Старен мг/м3 Тетрахлорэтилеи Толуол

Рекомендуемый показатель 20 мкг/м 7 мкг/м' 70 мкг/м3 8 мг/м3 1 мг/м3

Таблица 7

Рекомендуемые показатели для индивидуальных веществ на основе эффектов воздействия на наземную растительность Вещество

Рекомендуемый показатель

Среднее время

Замечания

Диоксид азота

95 мкг/м3 30 мкг/м3

4 часа 1 год

Общее отложение азота Двуокись серы

3 мкг/м3

1 год

30 мкг/м3 100 мкг/м3

1 год 24 часа

В присутствии SO-i и Оз, уровни не выше 30 мкг/м3 (среднее арифметическое годовое сред нее) и 60 мкг/м3 (среднее за сезон роста) соответственно Выше этого уровня чувствительные экосистемы

Озон

200 мкг/м3 65 мкг/м3 60 мкг/м

Пероксиацетил н итрат

300 мкг/м3 80 мкг/м3

1 час 24 часа среднее за сезон роста 1 час 8 часов

подвергаются опасности Недостаточная защита в случае экстремальных климатических и топографических условий

91 Таблица 8 Рекомендации ВОЗ по качеству питьевой воды в отношении органических и неорганических загрязнителей, имеющих значения для здоровья Загрязнитель Aldrin и Dieldrin Мышьяк Бензол Беиз(а)пирен Кадмий Тетрвхлорид углерода Спюгоапе Хлороформ Хром Цианид 2.4-0 ДЦТ 1,2-Дихлороэтан 1,1 -Дихлороэтан Fluoride (в) Гамма-НСН (lindane) Полная (gross) альфа-активность Полная (gross) бета-активность Гептахлор и гептахлор эпоксид Гексахлоробензол Свинец Ртуть Метоксихлор Нитрат Пентохлорофенол Селен Тетрахлороэтан Трихлороэтан 2,4, 6-Трихлорофенол

Рекомендуемый показатель 0,03 мкг/л 0,05 мг/л 10 мкг/л (а) 0,01мкг/я(а) 0,005 мг/л 3 мкг/л (а) 0,3 мкг/л 30 мкг/л (а) 0,05 мг/л 0,1 мг/л 100 мкг/л (б) 1 мкг/л 10 мкг/л (а) 0,3 мкг/л (а) 1,5 мг/л 3 мкг/л 0,1 Бк/л 1 Бк/л 0,1 мкг/л 0,01 мкг/л (а) 0,05 мкг/л 0,001 мг/л 30 мкг/л 10 мг/л (N) 10 мкг/л 0,01 мг/л 10 мкг/л (а) 30 мкг/л (а) 10 мкг/л (а, б)

а) Эти рекомендуемые показатели были рассчитаны на основе консервативной гипотетической математической модели, которую нельзя экспериментально проверить, так что эти показатели следует интерпретировать применительно к конкретным условиям. Возникающие здесь неопределенности могут достигать двух порядков (например, от 0,1 до 10 раз). б) Могут определяться по вкусу и запаху при более низких концентрациях. в) Местные или климатические условия могут потребовать адаптации.

92

Таблица 9 Эффекты на здоровье при воздействии диоксида серы и сульфата

Концентрация

Эффект на здоровье

S02 (мкг/м3) 220

Сульфаты (мкг/м') 11

90-100

9

95

14

106

15

Среднее время Ежегодное значение Ежегодное значение Ежегодное значение Ежегодное значение

Уменьшение легочной функции у детей Увеличение острых респираторных заболеваний в семьях Увеличение преобладания хронических бронхитов Усиление острых респираторных заболеваний в семьях

Источник информации: Американское агентство защиты окружающей среды, 1974

Таблица 10 Синергические эффекты диоксида серы и взвешенных в виде частиц веществ (SPM) Концентрация

Эффект на здоровье

SOz (мкг/м3)

SPM (мкг/м3)

Среднее время

500

500

Ежегодное

Увеличение смертности и

500-250

250

значение Ежегодное значение

госпитализации Ухудшение состояния у легочных больных

100

100

Ежегодное арифметическое

Распираторные симптомы

80

80

значение Ежегодное

Видимость и/или эффекты,

геометрическое значение

связанные с раздражительностью людей

Источник: Вредные эффекты на здоровье людей, ВОЗ, Женева, 1973

93

Таблица 11 Эффекты на здоровье от воздействия оксидов азота Средняя концентрация N02 (МКГ/М3) 300-1130

150-280

100 против 80 96 против 43 20-70

10 580-1120

150-280

150-280

Эффект на здоровье

Изучаемое население

Уменьшение нескольких показателей легочной функции по сравнению с контрольными Уменьшение пограничного состояния при проведении тестов легочной функции Отсутствие различий в некоторых показателях легочной функции Отсутствие различий в некоторых показателях легочной функции Двукратное увеличение острых ре спираторных заболеваний по сравнению с непострадавшей группой Увеличение числа респираторных заболеваний от 11 до 27 % 44 % увеличение числа обращений к врачу по поводу респираторных, зрительных заболеваний и нарушений нервной системы, а также кожных заболеваний Увеличение числа респираторных заболеваний на 1 - 17 % у детей и на 9 33% у взрослых У младенцев проявления острых, бронхитов увеличиваются на 10-58 %', у детей в возрасте от 6 до 9 лет наблюдается 39 - 71% увеличение заболеваемости острым бронхитом

Японские железнодорожные рабочие Школьники г. Чаттонога (США) от 7 до 8 лет Полицейские центральных районов города и пригородов г. Бостона Адвентисты седьмого дня ЛосАнджелеса против жителей СанДиего, чехословацкие дети в воз расте от 7 до 12 лет Молодые рабочие химических предприятий и заводов по производству удобрений в бывшем СССР Люди, проживающие в 1 км от химического завода в СССР В семьях г. Чаттанога, (Теннесси) Младенцы и дети 6-9 лет в Чаттаноге

Источник: Американское агентство по защите окружающей среды, 1976.

94

Таблица 12 Эффекты на здоровье моноксида углерода СО концентрация

Эффекты на здоровье

( / 3) 34,000-51,000

Такие же симптомы, что и в предыдущем разделе, но при большей вероятности

51,000-76,500

упадка сил и обморока, особенно при напряжении и учащении дыхания и пульса,

76,500- 119,000

легкое нарушение Обморочное состояние, учащение дыхания и пульса, кома с

119,000-204,000

перемежающимися конвульсиями, а также неритмичное дыхание Кома с

204.000 204.000

перемежающимися конвульсиями, понижение слуха и дыхания и возможная смерть Слабый пульс и дыхание, затруднение дыхания и смерть Скорый смертельный исход Непосредственная смерть

Источник: "Медицинские аспекты загрязнения воздуха". Общество инженеров по автоматике, ИНК, Мичиган, 1971. Таблица 13 Поражение озоном и фотохимическими оксидантами, рекомендуемые уровни тревоги и предупреждения Рекомендуемые эпизодические уровни

Озон и фотохимические оксиданты (ррт)

Продолжительность воздействия

Эффекты на здоровье

Критическое положение

0,70

2 часа

0,50

2,75 часа

Сухость верхних дыхатель ных путей; при глубоком вдохе тенденция к кашлю; усиление затрудненности дыхания. При 15 минутных легких упражнениях данные признаки усиливаются. Измеряемые биохимические

2 часа

изменения в уровне содержания ферментов в кровяной сыворотке и в целостностных мембранах красных кровяных клеток: некоторые люди заболевали и не могли нормально трудиться в течение нескольких часов. Ослабление легочной фун

0,37

кции у молодежи вследствие, возможно, уменьшения эластичного восстановления легкого, увеличение воздушного сопротивления и небольшая воздушная преграда.

95

Продолжение таблицы 13 Рекомендуемые эпизодические уровни

Озон и фотохимические оксиданты (ррт)

Продолжительность воздействия

Эффекты на здоровье

0,37

2,75 часа

Значительные биохимические изменения в уровнях содержания ферментов в сыворотке крови и целостностных мембранах красных кровяных телец, но менее серьезные, чем при 0,50 ppm; некоторые люди серьезно заболевали и не могли нормально трудиться в течение нескольких часов.

Красная тревога

0,30

-

Постепенное усиление кашля и дискомфорта в груди у молодежи.

0,25

Большое количество при ступов астмы у пациентов в дни, когда дневной мак симум равен или превышает 0,25 ppm в течение 14 недельного периода.

0,25

2,75 часа

Биохимические изменения содержания ферментов

Желтая тревога

0,10

1 час

в сыворотке крови. Ослабление дыхания

0,10

-

У токийских младших школьников было значи тельное сокращение дыхательной функции, связанное с уровнем озона менее 0,1 ppm в течение дли тельных эпидемиологических исследований. Начинается головная боль без лихорадки

Надзор

0,07 0,065

2 часа в среднем -

0,05

15-30 минут

0,005

-

у молодежи, среднего возраста 18,6 лет Снижение активности у студентов-спортсменов во время соревнований по бегу Порог респираторного поражения Уменьшение электрической активности мозга

96

Таблица 14 Интенсивность отказов (число отказов в час) и отказы на требование (обозначаемые символами "/D " после значений) Компонент

Верхнее

Среднее

Нижнее

Аккумуляторы Воздухоснабжение Переключатели

1.93 Е-5 1.3 Е-5

7.2 Е-6

4. Е-7 5.3 Е-6

Батареи

l.E-5

1. Е-6

1.Е-6

энергоснабжение перезарядка Воздуходувки Бойлеры (все типы)

1.43 Е-5 3.57 Е-б

З.Е-6 1.4. Е-6 2.4 Е-б 1.1 Е-6

5. E-7

7.Е-6

Краны

8. 9 E-7

7.8 Е-6

Цилиндры пневмогидравлические

гидравлические

1.2Е-7

1.Е-7 1.7.Е-4 7.3. Е-5 8.Е-9

пневматические

1.3 Е-8

4.Е-9

2.Е-9

Диафрагмы

9.Е-6

6.Е-6

1. Е-7

1.3 Е-6

5. Е-6 8. Е-6 5.12 Е-7

2.1 Е-7

металл резина Каналы

5.Е-9

Вентиляторы вытяжные

9.Е-6

Фильтры блокировка утечка Фланцы, задвижки, рукава Расходомеры ДП (пнвм. и электронн.) ДП (электронный) Индикаторы изменения площади Магнитные

8. Е-7

l.E-5

2.25 Е-7 9. Е-5 З.Е-7 1.Е-6 1.Е-6 З.Е-7 1.2Е-4 2.1 Е-4 З.Е-4 3.9 Е-5 2.5 Е-4

2.1. Е-7 4.5 Е-8

1.Е-8

97

Продолжение таблицы 14 Компонент

Верхнее

Среднее

Нижнее

Баттерфляй Обратный управляемый

5.33 Е-6 8.1 Е-6 1.02 Е-5

1.33 Е-6 2.02 Е-6 1.98 Е-6

Соленоид

1.97 Е-5

(отказ на требование) управление, пневматический

3. Е-3/0 1.98Е-5

3.4 Е-6 5. Е-6 6.5 Е-6 1.5 Е-5 1.1 Е-5 З.Е-5 1. E-3/D 8,5 Е-6 З.Е-5 6.5 Е-5 2.6 Е-4 1.5 Е-5

Клапаны

шаровой воздушный, управление (низкий расход)

1.6 Е-5

воздушный защитный (низкий

1.6 Е-5

расход) Контрольный Чистая среда Грязная среда Открытый байпас Расход (отказ открытия) Блокировка Поршневой привод Моторный привод Отказ открытия отказ закрытия разрыв позиционный (пневмат.) вакуумный отказ на требование разрыв трубки, расходомерные разрыв ручной отказ остаться открытым (пробка) сбросный отказ открытия преждевременное открытие утечка блокировка Корпуса,давление Обычное Высокий стандарт Градирни-(закрытые) Сварка (утечка)

2.27 Е-6

Е-5 19.Е-4 1.Е-4 5. Е-4 6.2 Е-5

3. E-3/D 3. E-4/D l.E-7

1.2 Е-5 1.2 Е-5 1. E-3/D 1. E-4/D 1.Е-8 4.7 Е-5 1.4 Е-4

1. E-4/D l.E-7

3. E-5/D 1. Е-8

1.Е-5 1.Е-9

l.E-7

1. Е-8

1.Е-9

3. E-4/D

1. E-4/D

3. E-5/D

3. E-5/D З.Е-5 1.41 Е-5

1. E-5/D 1. Е-5 5.7 Е-6 2.Е-6 5.Е-7

3.E-6/D 3. Е-6 3.27 Е-6

l.E-7

З.Е-6 З.Е-7 1.Е-4 З.Е-9

3. E-4/D

1.Е-10

98

Продолжение таблицы 14 Компонент Оборудование Испаритель Перегреватель Стартовый нагреватель Реактор Рецикловый компрессор Парогенератор Реакторный охладитель Частичный конденсатор Компрессор отходов газа Разрыв труб Измеритель давления Включатель давления Передатчик давления Дифференциальный передатчик давления Насосы Отказ на запуск по требованию Отказ работы Электропривод Пароснабжение Газовый привод Отказ насоса Центробежный Очистные системы Газкеты

Верхнее

7.8. Е-6

3E-3/D 2. Е-4 2.74 Е-5

1. Е-4 ЗЕ-8

Фенольные Резиновые Измерители Давление Трубы бордо Ползучесть Утечка Генераторы Прямой ток

7.Е-8 З.Е-8

Измерение уровня

1 E-3/D 2. Е-5 1.35Е-5 1. Е-3 7.6. Е-5

Нижнее

1.35Е-7

1 E-4/D З.Е-6 2.9 Е-6

3.8 Е-5 1.2 Е-4 2. Е-6 5.Е-7 2.Е-8 2.Е-7 5.Е-8 2.Е-8

1. Е-7 1. Е-8 1.Е-8 1.1. Е-8

l.E-5 2.Е-7 5. Е-8 6.27 Е-6

9.Е-7 9. Е-6 7.Е-6 3.6 Е-6 7.3 Е-5 7.6 Е-6

З.Е-7

1.86 Е-5

1.5 Е-5

2.21 Е-6

4.Е-8

2.Е-8

1.Е-8

Переменный ток Паровая турбина Газовая турбина Дизель или газовый двигатель -

Нагреватели, электрические элементы Шланги Высоконапряженные Слабонапряженные

6.9 Е-6 6.9 Е-6 2.9 Е-5 5.10 Е-4 2.3 Е-5 6.9. Е-6 6.9. Е-6 6.9. Е-6 1.1. Е-4 2.3. Е-4 4. Е-6 l.E-5 1.5. Е-5 1.4 Е-5 1.5. Е-5

1.1 Е-4

Кольцевые

Теплообменники

Среднее

4.Е-5 4.Е-6 1.8 Е-4 2.6 Е-4

99 Продолжение табл. 14

Компонент ДП-передатчик (пневм. и электронн). Поплавковый тип Передатчик обычного типа Электрический Измерители (подвижная катушка)

Верхнее

Среднее 2.Е-4 1.9 Е-4 2.5 Е-5 2.7 Е-4 ?

Нижнее

З.Е-6 l.E-6

Моторы синхронные 0—600V 601—15000V индукционные > 200 КВт

7. Е-6 8.Е-8 4.9 Е-6

0—600 V 601—15000V малые, обычные обычные шаговые

7.1 Е-7

Воздуходувки

5.5 Е-6

l.E-5 5. Е-6 5.9 Е-7 4.9 Е-6 4. Е-6 1. Е-5 3.7 Е-7 5. Е-6 2. Е-7

1.E-1/D 3. E-3/D

3. E-2/D 3.E-4/D

1. Е-2/0 3. E-5/D

1. E-3/D 3. E-5/D 3.5 Е-7

3. E-4/D 1. E-5/D 2.3 Е-7 6.4 Е-6

1. E-4/D 3. E-6/D 1.1 Е-7

Дизель (отказ на запуск на требование) (отказ работать на требование) Электрический (отказ на запуск) (отказ работать) Серво Прямой ток — все Стартер моторов, тип контакта 0—601 V 601—15000 V Фильеры фиксированные переменные

2.2 Е-7 5.Е-8

1.6 Е-6 З.Е-7 2.1 Е-6 3.7 Е-6

1 5Е-7 l.E-6 5.5 Е-7

1. Е-8 4.5 Е-8

5.Е-6

а) Перед использованием этих данных первоначальные источники должны быть просмотрены.

100 Таблица 15 Отдельные интенсивности отказов и данные по событиям, используемые в отчете CANVEY Остановка или действие спонтанного отказа Сосуды давления (LPG, аммоний, HF): частота спонтанного отказа Контур давления (HF): частота спонтанного отказа частота выхода из строя из-за эксплуатационной ошибки частота разрыва летящим предметом Высокоскоростное вращательное устройство: частота разрыва ротора Работа труб (LPG): частота отказа по всей установке Насос (LPG): частота катастрофического отказа LPG -соединение: частота большой утечки пара LNG -сосуд (над землей): Частота серьезного усталостного отказа частота превышений давления частота загиба, включая структурное повреждение Пожар: частота большого пожара на очистительном заводе Взрыв: вероятность взрыва на очистительном заводе Летящие предметы: вероятность образования летящего предмета при взрыве на очистительном заводе частота взрывов с летящими предметами среднее число предметов на взрыв вероятность пробития хранилища на расстоянии 300 м Неограниченный взрыв парового облака: частота на очистительном заводе Трубопровод (бутан): частота отказа трубопроводов с диаметром 0,15—0,2 м

Интенсивность отказов или вероятность события Е-5/г- Е-4/г Е-4/г Е-4/г Е-4/г Е-4/г — Е-3/г 5Е-3/Г Е-4/г 5Е-3/Г 2Е-4/Г Е-5/г — Е-4/г Е-5/г—Е-4/г 0.1/г 0.5

0.1 5 Е-3/Г 6 Е-3 Е-3/г ЗЕ-4/км/г

101

Таблица 16 Отдельные интенсивности отказов оборудования, опубликованные КАЭ Интенсивность отказов (отказы/час) Нагнетатели Бойлеры (все типы) Питательные насосы бойлеров Болты Краны Диафрагмы (металл) (резина) Каналы Электромоторы (обычные) фильтры (блокировка) (утечка) Газкеты Шланги (высоконапряженные) (слабонапряженные) Сопловые устройства (блокировка) (разрыв) Гайки Фильеры (фиксированные)

5.Е-6 1.1Е-6 Е1.0-3 2Е-8 7.8.Е-6 5.Е-6 8.Е-6 1.Е-6 1.Е-5 1.Е-6 1.Е-6 5.Е-7 4.Е-5 4.Е-6 б.Е-6 2.Е-6 2.Е-8 1.Е-6

(переменные) Штифты Соединения труб Трубы Сосуды давления (обычные) (высокий стандарт) Пломбы (О-кольцевые) (вращающиеся) (скользящие) Соединения и стыки Клапаны (шаровой) (управляющий) (ручной) (сбросной блокировка) (сбросной утечка) (соленоид)

5.Е-6 1.5.Е-6 5.Е-7 2.Е-7 З.Е-6 З.Е-7 2.Е-7 7.Е-6 З.Е-6 4.Е-7 5.Е-7 З.Е-5 1.5 Е-5 5.Е-7 2.Е-6 З.Е-5

102

Список литературы 1. Пузаков Ю.В. Альтернативная концепция риска промышленных аварий. ВНИИ "Экология". -М., 1992. 2. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. - М.: Мысль, 1990. 3. Маршалл В. Основные опасности химических производств. - М.: Мир, 1989. 4. Измалков В.И., Измалков А.В. Безопасность и риск при техногенных воздействиях. Часть I. - М. - СПб., 1994. 5. Быков А.А., Мурзин Н.В. Проблемы анализа безопасности, человека, общества и природы. - СПб.: Наука, 1997. 6. Легасов В.А. Проблемы безопасного развития техносферы // Коммунист. 1987. №8. С. 101 7. Руководство по анализу и управлению риском в промышленном регионе. Т 3. Банки данных для анализа и оценки риска / ГК ЧС РФ.- М., 1992. 8. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. - М.: Гидрометеоиздат, 1984. 9. Временные требования к критериям оценки регионально экологического риска. Методологическая группа при Главгосэкоэкспертизе Госком природы. - М.,1992. 10.Нормы радиационной безопасности (НРБ-96). Гигиенические нормативы ГН 2.6.1.054 - 96. Госкомсанэпидемнадзор России. - М., 1996.

Учебное издание ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЧЕЛОВЕКА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ТЕХНОГЕННЫХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ Составитель ЦВЕТКОВ Валерий Алексеевич Редактор М.М. Козлова Подписано в печать 19.07.01. Формат 60х84/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл.п.л. 6,05. Уч.-изд.л. 5,50 • Тираж 100 экз. Заказ 1901 . Ульяновский государственный технический университет 432027, г.Ульяновск, Сев. Венец, 32. Типография УлГТУ. 432027, Ульяновск, ул. Сев. Венец, 32.