Текст книги "Безопасность жизнедеятельности"

Тема 2. Средства и методы повышения безопасности технических средств и технологических процессов

1. Техногенные опасности существуют, если повседневные потоки вещества, энергии и информации в техносфере превышают пороговые значения.

Пороговые значения опасностей устанавливаются из условия сохранения функциональной и структурной целостности человека, и природной среды. Соблюдение этих значений потоков создает безопасные условия жизнедеятельности человека в жизненном пространстве и исключает негативное влияние техносферы на природную среду.

2. Источниками техногенных опасностей являются элементы техносферы.

Опасности возникают при наличии дефектов и иных неисправностей в технических системах, при неправильном их использовании, а также из-за наличия отходов, сопровождающих эксплуатацию этих систем.

3. Техногенные опасности действуют в пространстве и во времени.

Травмоопасные воздействия действуют кратковременно и спонтанно в ограниченном пространстве, возникая при авариях и катастрофах, при взрывах и внезапных разрушениях зданий и сооружений.

Для вредных воздействий характерно длительное или периодическое негативное влияние на окружающую среду. Пространственные зоны вредных воздействий изменяются в широких пределах от рабочих и бытовых зон до размеров всего земного пространства.

4. Техногенные опасности оказывают негативное воздействие на человека, природную среду и элементы техносферы одновременно.

Техногенные опасности не действуют избирательно, они негативно воздействуют на человека, природную среду и элементы техносферы одновременно, если последние оказываются в зоне влияния опасностей.

5. Техногенные опасности ухудшают здоровье людей, приводят к травмам, материальным потерям и к деградации природной среды.

Воздействие травмоопасных факторов приводит к травмам или гибели людей, сопровождается очаговыми разрушениями природной среды и техносферы, приводя к значительным материальным потерям.

6. Защита от техногенных опасностей достигается совершенствованием источников опасности, увеличением расстояния между источником опасности и объектом защиты, применением защитных мер.

Уменьшить вероятность этих опасностей можно, уменьшая их на выходе из источника опасности или с применением защитных.

7. Компетентность людей в мире опасностей и способах защиты от них – необходимое условие достижения безопасности жизнедеятельности.

Компетентность достижима в результате обучения и приобретения опыта на всех этапах образования и практической деятельности человека.

Токсичные выбросы из окружающей среды проникают в организм через дыхательные пути, через поврежденную и неповрежденную кожу, через желудочно-кишечный тракт. Токсическое действие некоторых веществ может проявляться в виде вторичных поражений (колит при мышьяковых и ртутных отравлениях и т. п.). Токсические выбросы, попадая в воздух, медленно оседают на легких людей, затрудняя дыхание; оседают на коже, закупоривая потовые железы, затрудняя потоотделение и испарение, что мешает нормальному терморегуляционному процессу, снижает сопротивляемость кожи и повышает проникновение микробов, а также вызывает аллергические реакции. Общетоксическое действие на организм человека оказывает пыль свинца, марганца, сурьмы, вызывая не только отравления, но и оказывая аллергенное воздействие, снижается фильтрующая способность носовой полости, на других участках дыхательных путей развиваются хронические воспалительные процессы (силикоз легких, туберкулез) она может вызвать бронхиальную астму. Фиброгенное действие пыли (разрастание соединительной ткани в органах) зависит от содержания свободной двуокиси кремния.

Кроме концентраций пыли, опасных для здоровья человека, существуют взрывоопасные концентрации органической пыли: табачной, мучной, сахарной, каменноугольной, кожевенной и др.

Основой проведения мероприятий по борьбе с токсическими выбросами является гигиеническое нормирование. Соблюдение установленных ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» предельно допустимых концентраций – основное требование при проведении предупредительного и текущего санитарного надзора.

Среди мероприятий по уменьшению запыленности токсическими выбросами воздушной среды рекомендуются:

1. изоляция источников пылеобразования (герметизация оборудования);

2. увлажнение воздуха и пылеобразующих веществ;

3. гидро– и пневмотранспортировка веществ;

4. устройство пыле– и газоотсасывающих устройств;

5. осаждение пыли (аэрозолей) в акустическом, электрическом полях, что не только снижает запыленность воздуха, но и улавливает ценные продукты производства;

6. применение наиболее рациональных средств и способов уборки помещений (пылесосы, уборочные машины, осаждение пыли распылением воды);

7. применение общей и местной вытяжной вентиляции;

8. применение индивидуальных средств защиты (противогазов, респираторов, спецодежды, очков и т. п.).

При решении задач защиты от энергетических воздействий выделяют источник, приемник энергии и защитное устройство, которое уменьшает до допустимых уровней поток энергии к приемнику.

В общем случае защитное устройство обладает способностями: отражать, поглощать, быть прозрачным по отношению к потоку энергии и характеризуется энергетически коэффициентами: поглощения, отражения, коэффициентом передачи. Поэтому можно выделить следующие принципы защиты:

защита осуществляется за счет отражательной способности защитных устройств;

защита осуществляется за счет поглощательной способности защитного устройства;

защита осуществляется с учетом свойств прозрачности защитных устройств.

На практике принципы обычно комбинируют, получая различные методы защиты, в частности, изоляцией и поглощением.

Методы изоляции используют тогда, когда источник и приемник энергии, являющийся одновременно объектом защиты, располагаются с разных сторон от защитного устройства. В основе этих методов лежит уменьшение прозрачности среды между источником и приемником. При этом можно выделить два основных метода изоляции: метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет поглощения энергии или за счет высокой отражательной способности защитного устройства.

В основе методов поглощения лежит принцип увеличения потока энергии, прошедшего в защитное устройство. Есть два вида поглощения энергии защитным устройством: поглощение энергии самим защитным устройством за счет ее отбора от источника в той или иной форме, в том числе в виде необратимых потерь и поглощение энергии в связи с большой прозрачностью защитного устройства.

Так, в вибросистеме действуют силы инерции, трения, упругости и вынуждающие. Для защиты от вибрации используют метод виброизоляции, когда между источником вибрации и ее приемником, являющимся одновременно объектом защиты, устанавливают виброизолятор с малым коэффициентом передачи.

Защита от вибрации методами поглощения осуществляется в виде динамического гашения и вибропоглощения. В первом случае виброэнергия поглощается защитным устройством, отбирающим виброэнергию от источника на себя – есть инерционный динамический виброгаситель. Защитное устройство, увеличивающее рассеяние энергии в результате повышения диссипативных свойств системы, называется поглотителем вибрации. Возможно комбинирование этих двух свойств одновременно с помощью динамических виброгасителей с трением.

Электрические установки должны иметь:

1) Защитное заземление – соединение корпуса установки с проводником, находящимся под нулевым потенциалом «земли» и снижает напряжение прикосновения и величину тока ниже предельно допустимого уровня. Для той части электрооборудования, которая может оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции, должен быть обеспечен надежный контакт с заземляющим устройством, либо с заземленными конструкциями, на которых оно установлено. Применяется зануление электроустановок – электрические соединение с глухозаземленной нейтралью источника тока металлических частей, которые могут оказаться под напряжением. Для снижения опасности поражения током применяется разделение сети и подача на рабочие места малых напряжений;

2) защитное отключение – быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека электрическим током. Схемы автоматических устройств разнообразны. Во всех случаях система срабатывает на превышение какого-либо параметра в электрических цепях технологического оборудования (силы тока, напряжения, сопротивления изоляции);

3) изолирующие электрозащитные бывают основные и дополнительные. Основные – длительное время выдерживают рабочее напряжение электроустановки, ими разрешается работать на токоведущих частях, находящихся под напряжением (диэлектрические резиновые перчатки, инструмент с изолирующими рукоятками и указатели напряжения до 1000 В; изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи и указатели напряжения выше 1000 В). Дополнительные – лишь усиливают защитное действие основных изолирующих средств и применяются вместе с основными (диэлектрические галоши, коврики и изолирующие подставки; диэлектрические перчатки, боты, коврики, изолирующие подставки);

4) ограждающие средства защиты предназначены для временного ограждения токоведущих частей (временные переносные ограждения, щиты, ограждения-клетки, изолирующие накладки, изолирующие колпаки);

5) сигнализирующие средства включают запрещающие и предупреждающие знаки безопасности, а также плакаты: запрещающие, предостерегающие, разрешающие, напоминающие;

6) предохранительные средства защиты предназначены для индивидуальной защиты работающего от световых, тепловых и механических воздействий. К ним относят: защитные очки, противогазы, специальные рукавицы и т. п.

Загрязнение природной среды земля получает не только из космоса или из-за извержения вулканов, но и в результате хозяйственной деятельности, связанной с промышленными предприятиями, сельским хозяйством и транспортом.

Антропогенное загрязнение подразделяют на пылевое, газовое, химическое (и том числе загрязнение почвы химикатами), ароматическое и тепловое (изменение температуры воды, воздуха, почвы).

Среди веществ, загрязняющих атмосферу, 90 % приходятся на газы и 10 % – на твердые частицы. Главные источники загрязнения атмосферы – автотранспорт (50 %) и выбросы промышленных предприятий.

Окислы серы – основной загрязнитель, источником которого являются тепловые станции, котельные, комбинаты тяжелой и металлургической промышленности. Сернистый газ и окислы азота при взаимодействии с парами воды (облака) порождают кислотные дожди, которые уничтожают урожай, растительность, рыбные запасы, разрушают здания и сооружения.

Значительное негативное воздействие на состояние атмосферы оказывают углекислый и угарный газы, получаемые от сжигания углеводородов (уголь, нефть, торф и др.). Такое изменение атмосферы приводит к парниковому эффекту, который выражается повышением температуры, изменением погоды и климата. Последствиями парникового эффекта является рост опустынивания земель из-за интенсивного испарения влаги, содержащейся в почве.

Озоноразрушающими веществами являются фреон, хлор, углерод.

Важнейшим объектом загрязнения являются водоемы, реки, озера, Мировой океан. В Мировой океан ежегодно сливаются миллиарды тонн жидких и твердых отходов. Разлив, в частности, нефти ведет к гибели живых ресурсов моря, в том числе водорослей, планктона, вырабатывающих кислород. Массовым источником загрязнения окружающей среды стали химикаты, применяемые в сельском хозяйстве, строительстве и быту, токсичность действия которых еще далеко не изучена.

Эти и другие последствия загрязнения окружающей природной среды отрицательно сказываются на физическом здоровье человека, его нервном, психическом состоянии, на здоровье будущих поколений.

Некоторые усредненные данные: 20 % населения постоянно болеет аллергией; 35 % населения промышленных городов – разными болезнями в результате воздействия загрязненной окружающей среды; каждый день на планете умирают 25 тыс. человек из-за некачественной воды; возрос процент рождаемости дефективных детей – до 11 %; увеличился рост онкологических заболеваний и пр.

Тема 3. Анализ опасности технических систем

Для обеспечения экологической безопасности технических систем и технологий используется экобиозащитная техника – средства защиты человека и природной среды от опасных и вредных факторов.

Защита атмосферы от вредных веществ производится с помощью очистки производственных воздушных выбросов от пыли (сухими и мокрыми методами), тумана электрофильтрами и фильтрами из различных материалов), вредных газов (в адсорберах с химиопрепаратами и без них) и паров (конденсации).

Защита гидросферы осуществляется с помощью очистки сточных вод от загрязняющих их примесей с извлечение из сточных вод всех ценных веществ и их переработку, или производить разрушение вредных веществ окислением или восстановлением, затем удалением их в виде газов и осадков. Для реализации указанных методов используются очистные сооружения, через которые должны пропускаться все сточные воды промышленных предприятий и городской канализации.

Для защиты человека в условиях производства, а также при взаимодействии с техническими средствами вне производства применяются разнообразные средства, не допускающие или снижающие до допустимого уровня воздействие опасных и вредных факторов.

Электрические установки должны иметь защитное заземление – соединение корпуса установки с проводником, находящимся под нулевым потенциалом «земли». При этом применяется зануление электроустановок (электрическое соединение с глухозаземленной нейтралью источника тока металлических частей, которые могут оказаться под напряжением) или защитное отключение (быстродействующая защита производит автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека электрическим током).

Для защиты от вредных веществ на рабочем месте – например, при пайке, работе с клеями, красками, лазерной обработке материалов – применяется местная вытяжная вентиляция.

Оградительные устройства служат для ограждения движущихся частей машин, мест вылета частиц обрабатываемого материала, зон воздействия высоких температур и вредных излучений.

Вибродемпферы (автомобильные и вагонные рессоры), виброизоляторы (резинометаллические амортизаторы, стальные пружины и др. предохраняют человека от вредного воздействия вибрации при низкочастотной вибрации и прокладки из губчатой резины при высокочастотной вибрации).

Звукоизоляцию повышают сплошные панели из вибродемпфированного материала, наклеиваемый изнутри на корпус источника шума.

Аппараты очистки вентиляционных и технологических выбросов в атмосферу делятся на: пылеуловители (сухие, электрические, фильтры, мокрые); туманоуловители (низкоскоростные и высокоскоростные); аппараты для улавливания паров и газов (абсорбционные, хемосорбционные, адсорбционные и нейтрализаторы); аппараты многоступенчатой очистки (уловители пыли и газов, уловители туманов и твердых примесей, многоступенчатые пылеуловители). Их работа характеризуется эффективностью очистки, гидравлическим сопротивлением и потребляемой мощностью.

В сухих пылеуловителях газовый поток совершает вращательно-поступательное движение, и под действием центробежной силы частицы пыли образует на стенке циклона пылевой слой.

Электрическая очистка производит очистку газов от взвешенных частиц пыли и тумана и основана на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных коронирующих электродах, при этом учитывают электрическое сопротивление слоев пыли.

Для тонкой очистки газов от частиц и капельной жидкости применяют фильтры. Процесс состоит в задержании частиц примесей на пористых перегородках при движении через них дисперсных сред, а классификация фильтров основана типе фильтровой перегородки, конструкции фильтра и его назначении, тонкости очистки.

Аппараты мокрой очистки высокоэффективны для очистки от мелкодисперсных пылей, очистки от пыли нагретых и взрывоопасных газов. Недостатки: образование шлама в процессе очистки, что требует дополнительных систем для переработки, вынос влаги в атмосферу и образование росы и т. д. К ним относят скрубберы Вентури, барботажно-пенные пылеуловители.

Для очистки воздуха от туманов кислот, щелочей, масел и др. применяют волокнистые фильтры – туманоуловители, основанные на осаждении капель на поверхности пор с последующим стеканием жидкости по волокнам в нижнюю часть туманоуловителя.

Метод абсорбции (от газов и паров) основан на поглощении последних жидкостью с применением абсорберов. В хемосорберах происходит поглощение газов и паров жидкими и твердыми поглотителями с образованием малорастворимых или малолетучих химических соединений.

Термическая нейтрализация основана на способности горючих газов и паров, входящих в состав вентиляционных или технологических выбросов, сгорать с образованием менее токсичных веществ.

Для высокоэффективной очистки выбросов применяют аппараты многоступенчатой очистки.

В соответствии с видами процессов, реализуемых при очистке, существуют механические, физико-химические и биологические методы очистки.

1) механическая очистка – процеживание, отстаивание, обработка в поле действия центробежных сил и фильтрование. Процеживание производят в решетках и волокноуловителях с перфорированными дисками в виде движущихся сеток с нанесенным слоем волокнистой массы. Песколовки используют для очистки вод от частиц металла и песка размером более 0,25 мм. Отстойники используют для очистки сточных вод от механических частиц размером более 0,1 мм, а также от частиц нефтепродуктов.

Очистку сточных вод в поле действия центробежных сил осуществляют в открытых или напорных гидроциклонах и центрифугах.

Для очистки больших расходов сточных вод от мелкодисперсных твердых примесей применяют зернистые фильтры, обладающие большой фильтрационной поверхностью, простотой конструкции и высокой эффективностью;

2) физико-химические методы очистки используют для очистки от растворенных примесей и от взвешенных веществ.

Флотация – для интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пузырьками газа, подаваемого в сточную воду.

Экстракция основана на перераспределении примесей в смеси с двух взаимнонерастворимых жидкостей.

Нейтрализация (водно-реагентная, фильтрационная, полусухая) предназначена для выделения и жидких отходов кислот, щелочей, солей металлов на основе кислот и щелочей.

Сорбция применяется для очистки жидких отходов от растворимых примесей с применением мелкодисперсных материалов.

Ионная очистка – для обессоливания и очистки жидких отходов от ионов металлов и других примесей ионитами (синтетическими ионообменными смолами).

Электрохимическая очистка осуществляется электролизом.

Гиперфильтрация реализуется разделением растворов путем фильтрования их через мембраны, поры которых пропускают лишь молекулы воды;

3) биологическая очистка применяется для выделения тонкодисперсных и растворенных органических веществ и основана на способности микроорганизмов использовать для питания содержащиеся в жидких отходах органические вещества. Применяются биофильтры с принудительной и естественной подачей воздуха. В качестве фильтра используют шлаки, щебень, керамзит, пластмассу, гравий и др. Аэротенки используют для очистки больших расходов жидких отходов. Окситенки обеспечивают более интенсивный процесс окисления органических примесей.

Защитный экран – устройство с поверхностью поглощающей преобразующей или отражающей, преобразующей излучения различных видов энергии. Применяется для защиты от излучения, например радиационного или теплового.

Теплозащитные экраны применяются для локализации источников лучистой теплоты, уменьшения облученности на рабочих местах и снижения температуры поверхностей, окружающих рабочее место. Ослабление теплового потока за экраном обусловлено его поглотительной и отражательной способностью и различают теплоотражающие, теплопоглощающие, теплоотводящие экраны. По степени прозрачности экраны делят на три класса: непрозрачные (металлические водоохлаждаемые и футеорированные асбестовые, альфолиевые, алюминиевые экраны) полупрозрачные (из металлической сетки, цепные завесы, экраны из стекла, армированного металлической сеткой; все эти экраны могут орошаться водяной пленкой) и прозрачные (из различных стекла: силикатного, кварцевого и органического, бесцветного, окрашенного и металлизированного, пленочные водяные завесы, свободные и стекающие по стеклу и др.).

Экранирование электромагнитных полей также необходимо, так как он имеет зоны индукции и излучения. Различают экранирование магнитного, электрического и электромагнитного (плоская волна) полей. В большинстве случаев с двух сторон от экрана находится одна и та же диэлектрическая среда (воздух). При экранировании магнитного поля необходимо учитывать особенности материала, из которого изготовлен экран.

Для защиты от действия электромагнитных полей применяют металлические листы, обеспечивающие быстрое затухание поля в материале. Во многих случаях экономически выгодно вместо металлического экрана использовать проволочные сетки, фольговые и радиопоглощающие материалы, сотовые решетки. В сортамент фольговых материалов входят диамагнитные материалы (алюминий, латунь, цинк). Радиопоглощающие материалы изготовляют в виде эластичных и жестких пенопластов, тонких листов, рыхлой сыпучей массы или заливочных компаундов. В последнее время чаще применяют керамикометаллические композиции.

Эффективность экранирования сотовыми решетками зависит вплоть до сантиметрового диапазона от отношения глубины к ширине ячейки.

Защитой от ионизирующих излучений могут быть экраны из алюминия, плексигласа, стекла толщиной несколько миллиметров. Существенную роль играет тормозное излучение, которое требует более сильной защиты.