лекции для студентов по БЖД. Курс лекций по дисциплине Безопасность жизнедеятельности основы взаимодействия в системе человек среда обитания

Скачать 309 Kb.

Название	Курс лекций по дисциплине Безопасность жизнедеятельности основы взаимодействия в системе человек среда обитания
Анкор	лекции для студентов по БЖД.doc
Дата	27.04.2017
Размер	309 Kb.
Формат файла
Имя файла	лекции для студентов по БЖД.doc
Тип	Курс лекций #4315
страница	1 из 6

1 2 3 4 5 6

Курс лекций по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

ОСНОВЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В СИСТЕМЕ «ЧЕЛОВЕК - СРЕДА ОБИТАНИЯ»
В жизненном процессе взаимодействие человека со средой обитания и ее составляющих между собой основано на передаче между элементами системы потоков масс веществ и их соединений, энергий всех видов и информации. В соответствии с законом сохранения жизни Ю.Н. Куражковского: «Жизнь может существовать только в процессе движения через живое тело потоков вещества, энергии и информации».

Человеку эти потоки необходимы для удовлетворения своих потребностей в пище, воде, воздухе, солнечной энергии, информации об окружающей среде и т. п. В то же время человек в жизненное пространство выделяет потоки механической и интеллектуальной энергии, потоки масс в виде отходов биологического процесса, потоки тепловой энергии и др.

Обмен потоками вещества и энергии характерен и для процессов, происходящих без участия человека. Естественная среда обеспечивает поступление на нашу планету потоков солнечной энергии, что создает, в свою очередь, потоки растительной и животной масс в биосфере, потоки абиотических веществ (воздух, вода и др.), потоки энергии различных видов, в том числе и при стихийных явлениях в естественной среде.

Для техносферы характерны потоки всех видов сырья и энергии, многообразие потоков продукции; потоки отходов (выбросы в атмосферу, сбросы в водоемы, жидкие и твердые отходы, различные энергетические воздействия). Последние возникают в соответствии с законом о неустранимости отходов и побочных воздействий производств: «В любом хозяйственном цикле образуются отходы и побочные эффекты, они не устранимы и могут быть переведены из одной физико-химической формы в другую или перемещены в пространстве». Техносфера способна также создавать спонтанно значительные потоки масс и энергий при взрывах и пожарах, при разрушении строительных конструкций, при авариях на транспорте и т. п.

Социальная среда потребляет и генерирует все виды потоков, характерные для человека как личности, кроме того, социум создает информационные потоки при передаче знаний, управлении обществом, сотрудничестве с другими общественными формациями. Социальная среда создает потоки всех видов, направленные на преобразование естественного и техногенного миров, формирует негативные явления в обществе, связанные с курением, потреблением алкоголя, наркотиков и т. п.

Характерные потоки масс, энергий и информации для различных компонент системы «человек + среда обитания» следующие:

Основные потоки в естественной среде:

— солнечное излучение, излучение звезд и планет;

— космические лучи, пыль, астероиды;

— электрическое и магнитное поля Земли;

— круговороты веществ в биосфере, в экосистемах, в биогеоценозах;

— атмосферные, гидросферные и литосферные явления, в том числе и стихийные;

— другие.

Основные потоки в техносфере;

— потоки сырья, энергии;

— потоки продукции отраслей экономики;

— отходы экономики;

— информационные потоки;

— транспортные потоки;

— световые потоки (искусственное освещение);

— потоки при техногенных авариях;

— другие.

Основные потоки в социальной среде:

— информационные потоки (обучение, государственное управление, международное сотрудничество и т. п.);

— людские потоки (демографический взрыв, урбанизация населения);

— потоки наркотических средств, алкоголя и др.;

— другие.

Основные потоки, потребляемые и выделяемые человеком в процессе жизнедеятельности:

— потоки кислорода, воды, пищи и иных веществ (алкоголь, табак, наркотики и т. п.);

— потоки энергии (механической, тепловой, солнечной и др.);

— информационные потоки;

— потоки отходов процесса жизнедеятельности;

— другие.

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЧЕЛОВЕКА ПОТОКОВ ЖИЗНЕННОГО ПРОСТРАНСТВА

Потоки масс, энергий и информации, распределяясь в земном пространстве, образуют среду обитания для живой природы — человека, фауны и флоры. В общем виде воздействие потока на объект (человек и др.) в каждой точке пространства определяется его интенсивностью Iи длительностью экспозиции ф, т. е.

Е(х, у, z) = f(I, ф) (0.1)

где Е — фактор воздействия в точке пространства с координатами х, y, z.

Американский зоолог В. Шелфорд в начале XX в. сформулировал закон толерантности: «Лимитирующим фактором процветания популяции (организма) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, а диапазон между ними определяет величину выносливости (предел толерантности) организма к заданному фактору» (рис. 0.2).

Толерантность — способность организма переносить неблагоприятное влияние того или иного фактора среды.

Зона оптимума с точкой комфорта (точка максимума — жизненного потенциала) и зоны допустимых значений фактора воздействия являются областью нормальной жизнедеятельности, а зоны с большими отклонениями фактора от оптимума — зонами угнетения. Пределы толерантности по фактору воздействия совпадают со значениями минимума и максимума фактора, за пределами которых существование организма невозможно (это — зона гибели).

Рис. 0.2. Зависимость жизненного потенциала от интенсивности фактора воздействия

1 – зона оптимума (комфорта);

2 – зона допустимой жизнедеятельности;

3 – зона угнетения;

4 – зона гибели.

Иллюстрирует сказанное [4].

Пример 1. В естественных условиях на поверхности Земли температура атмосферного воздуха изменяется от –88 до + 60⁰С, в то время как температура внутренних органов человека за счет терморегуляции его организма сохраняется комфортной, близкой к 37°С. При выполнении тяжелых работ и высокой температуре окружающего воздуха температура тела может повышаться на 1...2°С. Наивысшая температура внутренних органов, которую выдерживает человек,– + 43°С, минимальная – + 24°С.

Температура воздуха в рабочих и жилых помещениях, на улицах и в природных условиях существенно влияет на состояние организма человека, изменяя его жизненный потенциал. При низких температурах нам холодно, при высоких – жарко. При температуре воздуха более 30°С работоспособность человека значительно падает.

Установлено, что у человека существует зависимость комфортных температур окружающей среды от категории тяжести выполняемых работ (легкая, средняя, тяжелая), от периода года и некоторых других параметров микроклимата. Так, для человека, выполняющего легкую работу, комфортная температура (зона I, рис. 0.3) летом составляет 23...25°С, зимой – 22...24°С; для человека, занимающегося тяжелым физическим трудом, летом – 18...20°С, зимой – 6...18°С. На рис. 0.3 показана зависимость жизненного потенциала человека от изменения температуры окружающего его воздуха при длительном выполнении легких работ.

Рис. 0.3. Зависимость жизненного потенциала человека от температуры окружающего воздуха при длительном выполнении легких работ:

I –зона комфорта,t_окр =21…23°С ;

II – зона допустимых температур, t_окр > 17°C и t_окр < 26°C;

III – опасная зона? t_окрот 26 до 40°С;

IV – зона чрезвычайной опасности, t_окр > 40°С и t_окр<0°С
Отклонения температуры среды от комфортных значений на 2...5°С(зона II) считаются допустимыми, поскольку не оказывают влияния на здоровье человека, а лишь уменьшают производительность его деятельности.

Дальнейшие отклонения температуры окружающего воздуха от допустимых значений (зона III) сопровождаются тяжелыми воздействиями на организм человека и ухудшением его здоровья (нарушение дыхания, сердечной деятельности и др.).

При еще больших отклонениях температуры окружающего воздуха от допустимых значений (зона IV) возможен перегрев (гипертермия) или переохлаждение (гипотермия) организма человека, а также получение им тепловых или холодовых травм.

Необходимо отметить, что классическая кривая Шелфорда имеет отношение только к природным факторам воздействия (например, температура окружающей среды). Факторы, полностью чуждые организму, могут иметь зону комфортности вблизи нуля интенсивности и только один максимальный предел воздействия. Это хорошо иллюстрирует процесс влияния акустических колебаний на организм человека.

Пример 2. Интенсивность акустических колебаний I в атмосферном воздухе (интенсивность звука) зависит от мощности Р, Вт, источника звука, расстояния R от источника до объекта воздействия (человека) и свойств среды (воздуха), в которой эти колебания распространяются. В этом случае I = (Р/Ф)/(рR²*К), Вт/м², где Ф – фактор направленности излучения звука; К – коэффициент, учитывающий уменьшение интенсивности звука на пути его распространения за счет затухания в воздухе и на различных препятствиях; К = 1 при расстояниях до 50 м и при отсутствии препятствий.

Рис. 0.4. Зависимость жизненного потенциала человека от воздействия на него

акустических колебаний:

I – зона комфорта, II – зона допустимых воздействий, III – опасная зона, IV – зона чрезвычайной опасности
Уровень звука обычно выражают в дБА и определяют по формуле L = 10 lgI/I₀, где I₀ = 10^-12, Вт/м².

Реальные уровни звука в местах возможного пребывания человека могут изменяться в весьма широких пределах от 0 до 160 дБА и сопровождаются широкой гаммой ответных реакций организма человека (рис. 0.4).

При уровнях звука до 30...35 дБА человек чувствует себя комфортно (точка 1), не реагируя негативно на наличие звуков в окружающей его среде; уровни звука до 50 дБА (точка 2) не влияют на здоровье человека, занимающегося интеллектуальной деятельностью, а у людей, связанных с физическим трудом, верхняя граница может быть расширена до 80...85 дБА (точка 2'). Эти значения уровня звука (точки 2 и 2') соответствуют предельно допустимым условиям воздействия звука на человека в процессе его деятельности.

Дальнейший рост уровня звука свыше 85 дБА при длительных его экспозициях (до нескольких лет) может приводить к тугоухости, а при уровнях звука 140 дБА (точка 3) и выше возможно травмирование человека из-за разрыва барабанных перепонок или контузии. При уровнях 160 дБА (точка 4) может наступить смерть человека.

Установление границ зон на кривой толерантности — довольно сложная задача, особенно применительно к границам зоны угнетения. Так, в работе [12] из анализа кривой толерантности Шелфорда введены понятия «оптимум устойчивости» и «область пессиума».

Оптимум устойчивости – непрерывный спектр значений жизненного потенциала, соответствующий диапазону величин воздействующего фактора, при котором в организме сохраняется обратимость процессов, вызванных этим воздействием.

Область пессиума – это набор значений жизненного потенциала, соответствующий диапазону величин воздействующего фактора, при котором в организме возникают необратимые изменения, вызываемые этим фактором.

Область оптимума устойчивости автор интерпретирует как совокупность величин факторов воздействия, не превышающих допустимый уровень, а граничные значения этой области как предельно допустимый уровень (ПДУ) значений фактора воздействия. Это вряд ли справедливо, т. к. хорошо известно, что превышения ПДУ не сопровождаются катастрофическим разрушением организма человека, поскольку организму свойственна так называемая адаптация – совокупность различных механизмов, направленных на увеличение пределов устойчивости в отношении факторов воздействия среды обитания.

Известно, что внешние воздействия на организм вынуждают его в процессе эволюции вырабатывать защитные реакции. Принцип эволюции защитных свойств всех материальных объектов в направлении создания механизмов компенсации внешнего воздействия сформулирован Ле-Шателье: «Эволюция любой системы идет в направлении снижения потенциальной опасности» [21], Согласно этому принципу, эволюция организма способствует его адаптации к изменяющимся внешним воздействиям.

Жизнь организмов (в т. ч. и человека) требует определенного сочетания условий обитания. Если все условия среды обитания благоприятны, за исключением одного, то именно это условие становится решающим Для жизни рассматриваемого организма. Оно лимитирует развитие организма. В соответствии с законом Либиха выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей.

Разрушение организма возможно и под действием совокупности внешних факторов, т. е. при их сочетанием воздействии. Результат негативного влияния фактора воздействия потока на организм зависит от свойств и параметров потока, а также от свойств организма.

Гибель организма происходит при значениях фактора воздействия, лежащих вне зоны толерантности, ее можно рассматривать как процесс распада организма на простые подсистемы.

Из рассмотренного выше, следует, что, изменяя потоки в среде обитания, можно получить ряд характерных ситуаций взаимодействия в системе «человек – среда обитания», а именно:

— комфортное (оптимальное), когда потоки соответствуют оптимальным условиям взаимодействия: создают оптимальные условия деятельности и отдыха; предпосылки для проявления наивысшей работоспособности и, как следствие, продуктивности деятельности; гарантируют сохранение здоровья человека и целостности компонент среды обитания;

— допустимое, когда потоки, воздействуя на человека и среду обитания, не оказывают негативного влияния на здоровье, но приводят к дискомфорту, снижая эффективность деятельности человека. Соблюдение условий допустимого взаимодействия гарантирует невозможность возникновения и развития необратимых негативных процессов у человека и в среде обитания;

— опасное, когда потоки превышают допустимые уровни и оказывают негативное воздействие на здоровье человека, вызывая при длительном воздействии заболевания, и/или приводят к деградации природной среды;

— чрезвычайно опасное, когда потоки высоких уровней за короткий период времени могут нанести травму, привести человека к летальному исходу, вызвать разрушения в природной среде.

Из четырех характерных состояний взаимодействия человека со средой обитания лишь первые два (комфортное и допустимое) соответствуют позитивным условиям повседневной жизнедеятельности, а два других (опасное и чрезвычайно опасное) недопустимы для процессов жизнедеятельности человека, сохранения и развития природной среды.

Взаимодействие человека со средой обитания может быть позитивным или негативным, характер взаимодействия определяют потоки веществ, энергий и информаций.

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КАК НАУКА
Каждая наука — дитя нужды. Она выполняет социальный заказ, а затем приобретает учение.

Наука — выработка и теоретическая систематизация объективных знаний о действительности. А действительность такова, что с созданием техносферы, в которой в развитых странах Мира реально проживает более 75 % населения, человечество стало нести значительные принудительные людские потери от так называемых внешних причин. Достаточно сказать, что только Россия в последнее время теряет более 310 тыс. человеческих жизней в год по причине принудительной смерти.

В XX в. перед человечеством необратимо встали задачи повышения уровня безопасности своего существования в условиях техносферы. Это привело к необходимости распознавать, оценивать и прогнозировать опасности, действующие на человека в условиях техносферы, а также обеспечивать безопасные условия его жизни и деятельности, создавая малоопасные компоненты техносферы и применяя защитную технику. Важным этапом в обеспечении безопасности людей является научный анализ и синтез мира опасностей (ноксосферы), действующих в условиях техносферы.

Наука о безопасности жизнедеятельности человека в условиях техносферы берет свое начало в конце XX столетия и интенсивно продолжает развиваться сейчас. Ее формирование является актуальной потребностью человечества, завершающего этап научно-технической революции и вступающего в период устойчивого развития Мира. В России достижение стабилизации численности населения во многом связано с уменьшением показателей принудительной смертности населения, достигаемых при решении проблем БЖД.

Основная цель науки о БЖД – защита человека в техносфере от негативных воздействий (опасностей) антропогенного, техногенного и естественного происхождения и достижение комфортных условий жизнедеятельности.

Предметом исследований в науке о БЖД являются опасности и их совокупности (поле опасностей), действующие в системах «объект защиты – источник опасности», средства и системы защиты от опасности, а объектом защиты от опасностей — человек.

Опасность — центральное понятие науки о безопасности жизнедеятельности. Исходя из принятого выше определения этого термина, можно сформулировать ряд основополагающих аксиом теории БЖД.

МЕСТО И РОЛЬ ЗНАНИЙ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ
Приступая к изучению знаний по безопасности жизнедеятельности человека в техносфере, следует определить место БЖД в общем объеме «знаний о взаимодействии живых существ между собой и окружающей средой» [Э. Геккель, 1869], изучаемых в науке «Экология».

Экология — наука о доме. В экологии главное не изучение существ, а изучение состояния среды обитания и процессов взаимодействия существ со средой обитания. Объектами экологии являются биосфера, экосистемы, сообщества (биоценоз), популяции организмов, биотоп.

В XIX в. экологи изучали в основном закономерности биологического взаимодействия в биосфере, причем роль человека в этих процессах считалась второстепенной. В конце XIX и в XX в. ситуация изменилась, экологов все чаще стала беспокоить роль человека в изменении окружающего нас Мира. В этот период произошли значительные изменения в окружающей человека среде обитания. Биосфера постепенно утрачивала свое господствующее значение и в населенных людьми регионах стала превращаться в техносферу.

В окружающем нас Мире возникли новые условия взаимодействие живой и неживой материи: взаимодействие человека с техносферой, взаимодействие техносферы с биосферой (природой) и др. Сейчас правомерно говорить о возникновении новой области знаний — «Экология техносферы», где главными «действующими лицами» являются человек и созданная им техносфера.

Область знаний «Экология техносферы» включает как минимум основы техносферостроения и регионоведения, социологию и организацию жизнедеятельности в техносфере, сервис, безопасность жизнедеятельности человека в техносфере и защиту природной среды от негативного влияния техносферы. Ниже приводится структура областей знаний:

1 2 3 4 5 6