Часть 1. Чс и Физика опасных природных явлений

1. Физические факторы опасности

1.1. Классификация негативных факторов природного, антропогенного техногенного происхождения

Везде, где есть жизнь, есть и опасность.

Ральф Уолдо Эмерсон

На ранних стадиях своего развития человек непрерывно испытывал воздействие негативных факторов естественного происхождения. В условиях современного мира к естественным прибавились многочисленные факторы техногенного происхождения: вибрация, шум, повышенная концентрация токсичных веществ в воздухе, водоёме, почве, электромагнитные поля, ионизирующие излучения и пр.

Результат взаимодействия человека со средой обитания может измениться в весьма широких пределах: от позитивного до катастрофического, сопровождающегося гибелью людей и разрушением компонент среды обитания.

Негативный результат взаимодействия определяют негативными воздействиями (опасностями), которые либо внезапно возникают, либо периодически или постоянно действуют в системе "человек-среда обитания".

В настоящее время перечень реально действующих негативных факторов насчитывает более 100 видов. К наиболее распространённым и обладающим достаточно высокими концентрациями или энергетическими уровнями относятся факторы:

– запыленность и загазованность воздуха;

– шум и вибрация;

– электромагнитные поля и излучения;

– дискомфортный микроклимат (метеоусловия);

– недостаточность освещения;

– монотонность трудовой деятельности;

– тяжёлый ручной труд и др.

Классификация негативных факторов

Таксономия – это наука о классификации и систематизации сложных явлений, понятий, объектов. Таксономия – это классификация опасностей.

Выделяют следующие классификационные группировки:

по природе происхождения: природные, техногенные, антропогенные, смешанные;

по времени проявления отрицательных последствий: импульсивные, кумулятивные;

по локализации: в литосфере, в гидросфере, в атмосфере, в космосе;

по вызываемым последствиям: утомление, заболевание, травмы, летальные исходы, аварии, пожары, взрывы, затопление и т.д.;

по приносимому ущербу: социальный, технический, экономический, экологический;

по сферам проявления: бытовая, производственная, спортивная, военная, дорожно-транспортная;

по структуре (строению): простые, производные;

по характеру воздействия на человека: активные, пассивные.

В течение всей жизни человек находится под непрерывным влиянием факторов окружающей среды, благоприятных или вредных для здоровья.

Из комплекса воздействующих факторов окружающей среды выделяют природные и антропогенные. Это различие обусловлено особенностями их биологического действия на жизнедеятельность организма.

Большинство антропогенных факторов нежелательны или опасны в зависимости от величины воздействия. А присутствие природных факторов в окружающей среде, воздействие их на организм человека в оптимальных количествах жизненно необходимы. Это связано с тем, что природные факторы составляют естественный фон биосферы, обеспечивающий относительное постоянство её состава и круговорот веществ в природе, и служат основой функционирования живой материи. В случае действия природных факторов с интенсивностью, превышающей адаптационные возможности организма человека, их можно рассматривать как действие загрязнителей окружающей среды, которые могут нанести вред здоровью населения.

Одним из важнейших условий сохранения и укрепления здоровья людей является поддержание оптимального состояния физической среды обитания.

Под физической средой понимают совокупность факторов, оказывающих на организм энергетическое воздействие (механическое, термическое, электрическое, электромагнитное, радиационное и др.).

К природным относятся погодные и климатогеографические факторы: температура, влажность, скорость движения воздуха, атмосферное давление, атмосферное электричество, солнечная радиация и др.

Погодные факторы имеют значение в эпидемиологии распространения инфекционных заболеваний, воздействуют на тепловой обмен и физиологическое состояние человека. В соответствии с ритмичностью природных явлений происходят ритмические изменения биологических процессов – биоритмы (суточные, лунные, сезонные). Если режим дня человека согласован с циклами внешних условий, то это способствует жизнедеятельности и работоспособности и наоборот. Перемещение человека в новые климатические условия вызывает необходимостьакклиматизации.

Неблагоприятное действие природных физических факторов усиливается при стихийных бедствиях.

К антропогенным физическим факторам относят механические, термические воздействия и воздействия других видов энергии.

Механические воздействия создаются движущимися машинами и механизмами, передвигающимися материалами, заготовками, изделиями, незащищёнными подвижными элементами оборудования, потерей равновесия и падением работающих. Они могут привести к травме и к смерти.

Неблагоприятные термические воздействия приводят к нарушению терморегуляции, перегреву и тепловому удару.

Многие производственные процессы сопровождаются шумом и вибрацией, длительное воздействие которых ведёт к тугоухости, шумовой болезни, виброболезни, нарушениям в сердечно-сосудистой системе.

Электрический ток, электрические и магнитные поля могут привести к травмам и к заболеваниям, к замыканиям, взрывам и пожарам.

Ультрафиолетовые, инфракрасные, лазерные излучения приводят к нарушениям здоровья, к снижению работоспособности.

Ионизирующие излучения вызывают лучевую болезнь.

Вероятность избежать вреда здоровью резко возрастает, если человек знает особенности действия опасных и вредных физических факторов на организм.

Физические факторы опасности – факторы среды обитания, способны нанести вред организму, причиной которых могут быть

шум, вибрации и другие виды колебательной действия,

неионизирующие и ионизирующие излучения,

климатические параметры (температура, влажность,

скорость движения воздуха, атмосферное давление),

недостаточная освещенность,

повышенный уровень статического электричества и др.

Все они имеют определенный запас энергии, которая при взаимодействии передается человеку. Воспринимать энергию организм способен только в виде пищи. Другие виды энергии могут навредить. Влияние различных факторов на человека специфический, однако, считают, что в отношении большинства из них существует определенный порог нечувствительности организма.

Физические поражающие факторы делятся на подгруппы: механические, термические, электрические, электромагнитные, ядерные.

Механические факторы. Они имеют запас кинетической или потенциальной энергии (все движущиеся объекты или элементы машин; объекты и их элементы, размещенные над поверхностью земли и др.), Передачи которой организма вызывает травмы – переломы, разрывы мягких тканей, сосудов. Например, когда человек падает с высотного здания, считают, что она физиологически выдерживает удар при скорости до 40 км / ч.

Термические факторы. Им присущ определенный запас тепловой энергии и аномальная температура (нагретые и охлажденные объекты, огонь, параметры климата и микроклимата и др.). Передавая ее человеческому организму, эти объекты и явления вызывают термические ожоги различной степени. При нагревании кожи до температуры 44°С происходит ее повреждение и возникают болевые ощущения, а при нагревании до 77 ° С – мгновенное разрушение. Вред для организма существенно зависит от площади пораженного участка тела. По этому параметру термические ожоги делят на легкие, средние и тяжелые.

Тепловое действие приводит к разной степени ожогов участков тела. Механическое воздействие – к расслоению тканей, отрыв частей тела.

Электрические факторы. Они имеют запас электрической энергии (электрический ток, электрическое поле, электрический заряд и др.). Электрический ток, проходя через человеческий организм, вызывает биологическое, электрохимическое, тепловое и механическое действие.

Биологическое действие электрического тока проявляется в раздражении и возбуждении тканей организма и сопровождается судорожным сокращением мышц и полной остановкой сердца. Электрохимическое действие вызывает электролиз жидкостей, в том числе крови, нарушая ее состав.

Электромагнитные факторы. Они характеризуются запасом энергии электромагнитных волн, величина которой зависит от длины электромагнитной волны.

Электромагнитные излучения делятся на три диапазона: радиочастотный (радиоволны), оптический (видимый свет, ультрафиолетовое, инфракрасное, лазерное), диапазон ионизирующего излучения (рентгеновское и γ-излучения).

Степень влияния электромагнитных излучений на организм человека зависит от диапазона частот, интенсивности воздействия соответствующих факторов, длительности, характера и режима облучения, размеров поверхности тела, которая облучается, и индивидуальных особенностей организма.

Основными мерами защиты от воздействия различных видов излучения являются: уменьшение излучения в источнике (внедрение новых технологий); оптимальное размещение источников излучения (защита расстоянием) уменьшение времени пребывания (защита временем) экранирование источников излучения; использования средств индивидуальной защиты.

Ядерные факторы. К ним относятся природные и искусственные радионуклиды, имеющие запас ядерной энергии. Произвольное разложение радионуклидов сопровождается корпускулярными и фотонным излучением. К корпускулярного излучения относят: α-, β-частицы, нейроны, протоны и др. Фотонное излучение образуют γ-лучи.

В результате действия ионизирующего излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические и биологические процессы. Вследствие ионизации живой ткани разрываются молекулярные связи и изменяются химические структуры различных соединений, что приводит к гибели клеток.

Под действием ионизирующего излучения на воду, которая составляет 60-70% массы биологической ткани, образуются свободные радикалы Н и ОН, а при наличии кислорода – свободный радикал гидропероксида (НO₂) и пероксида водорода (Н₂O₂), которые являются сильными окислителями. Продукты радиолиза вступают в химические реакции с молекулами тканей, образуя соединения, не свойственные здоровому организму. Это приводит к нарушению определенных функций, систем и жизнедеятельности организма в целом.

Интенсивность химических реакций, индуцированных свободными радикалами, повышается и к ним привлекаются тысячи молекул, не подвергшихся облучению. Ни один другой вид энергии (тепловой, электрической и т.п.), поглощенной биологическим объектом в том же количестве, не приводит к таким изменениям, которые вызывают ионизирующие излучения.

Нарушение биологических процессов могут быть либо обратимыми, когда нормальная работа клеток облученной ткани полностью восстанавливается, или необратимыми, приводящие к поражению отдельных органов или всего организма и возникновения лучевой болезни.

Различают две формы лучевой болезни: острую и хроническую. Острая форма возникает после облучения большими дозами за короткий интервал времени. При больших дозах поражения организма может быть мгновенным. Острая лучевая болезнь возникает и при поступлении внутрь организма больших количеств радионуклидов.

Хронические поражения развиваются вследствие систематического облучения дозами, превышающими предельно допустимые (ПДД). Изменения в состоянии здоровья называют соматическими эффектами, если они проявляются непосредственно в облученной человека, и наследственными, которые наблюдаются у потомства.

Радиационная безопасность в первую очередь зависит от малых доз, которые сопровождают практическое использование атомной энергии. Поэтому в нормах радиационной безопасности за единицу времени, как правило, выбирают год, оперируя понятием «годовая доза излучения». Неблагоприятные эффекты в диапазоне малых доз мало зависят от излучения. Влияние приводит суммарная накопленная доза независимо от того, получена она за один день, одну секунду или 50 лет. Итак, эффекты хронического облучения накапливаются в организме в течение длительного времени.

Отказаться от применения радиоактивных веществ в промышленности, науке, медицине, технике, сельском хозяйстве невозможно по объективным причинам. Поэтому необходимо обеспечить радиационную безопасность, то есть такое состояние среды обитания, при котором радиационное поражение человека практически отсутствует.