А27878 Андреев АК Материалы для низкотемпературной техники

Понятие «обеспечение защищенности человека» от чрезмерной опасности является сокращенной записью цели: «максимизация продолжительности жизни людей или минимизация индивидуальных рисков в условиях определенных ограничений на изменения в состоянии природной среды». Реализация этой цели должна базироваться (в силу принятого определения понятия «опасность») на исследовании групп опасных факторов техногенного, природного, социально-экономического характера. Соответственно, указанная цель в сфере обеспечения безопасности подразделяется на этапы.

Первый этап – минимизировать техногенную, природную и социально-экономическую опасность. Для термина «минимизировать опасность» общепринятым критерием является «снизить риск», определяемый совокупностью двух величин – вероятности нежелательного события и вызываемого им ущерба. Изучение указанных групп опасных факторов, расчеты соответствующих им рисков определяют характер проблемы обеспечения безопасности на начальном этапе ее исследования.

Следующий этап исследования проблемы обеспечения безопасности заключается в превращении перечня целей в их согласованную иерархию и в постановке оптимизационной задачи: обеспечение защищенности человека и окружающей среды от чрезмерной опасности путем минимизации техногенного, природного и соци- ально-экономического рисков. Однако уже на этом этапе возникают трудности принципиального характера, связанные с закономерностями, которые присущи взаимодействию человека с техническими объектами и окружающей средой. Это значит, что изменение уровня того или иного риска будет влиять на уровни других рисков. При этом необходимо принять во внимание, что результаты и проявления такого взаимного влияния часто неясны, ее причинноследственные связи очень сложны и запутанны, а количественной оценке любого риска присуща принципиальная неопределенность. Она связана либо с отсутствием или недостаточной степенью точности информации и исходных данных, требующихся при оценке рисков, либо обусловлена множественностью последствий и проявлений воздействия, либо определяется как вероятностным характером проявлений воздействий, так и характером этих проявлений. Наконец, следует принять во внимание, что оценка значимости

31

уровней рисков весьма субъективна (например, оценка восприятия риска населением).

Все эти обстоятельства значительно усложняют, а порой делают невозможной оценку совокупного воздействия опасных факторов (совокупного риска) на человека, объекты и окружающую среду и, таким образом, создают серьезные трудности в формировании согласованной иерархии целей безопасности и постановке оптимизационных задач для решения проблемы обеспечения безопасности.

Также следует помнить, что безопасность любой деятельности (любой технический или промышленный проект, программа или разработка, законодательное положение, политический акт и т. д.) для каждого человека, объекта и окружающей среды, а также для общества в целом должна рассматриваться не сама по себе, а с учетом всех экономических, социальных и экологических последствий. Решения, принимаемые в рамках этой деятельности, должны быть основаны на соотношениях между опасностями и выгодой от этой деятельности. Они обязаны учитывать экономические возможности и ограничения техногенных нагрузок на среду обитания, необходимые для ее сохранения

Следовательно, для создания критериев безопасности необходимо формирование новой сферы научной деятельности – теории безопасности и рисков. По сути, речь идет о возникновении новой области знаний, синтезирующей в себе ряд научных дисциплин, относящихся не только к естественным, но и к общественным наукам. Обеспечение безопасности человека, объектов и окружающей среды представляет собой многокритериальную проблему, требующую для своего оптимального решения учета многочисленных факторов, обстоятельств, условий и параметров, часто конкурирующих, нередко противоречивых, имеющих разную масштабность, разную значимость, по-разному проявляющихся и действующих во времени. Здесь имеют место определенные законы, управляющие взаимодействием человека и окружающей среды, которые до настоящего времени остаются малоизученными.

Однако до конца прошлого века характер практически любой деятельности позволял принимать решения в области безопасности, основываясь не на научной методологии, а на длительном практическом опыте и методе проб и ошибок. До начала 70-х гг.

32

ХХ в. во всех странах мира политика обеспечения безопасности человека, объектов и окружающей среды от техногенных факторов опасности была ориентирована на достижение «абсолютной» безопасности. В рамках такой политики любая техногенная опасность, независимо от ее значимости для человека, объектов и окружающей среды, рассматривалась как «чрезмерная», на основании чего выдвигалось требование о ее исключении из деятельности, т. е. требование о достижении «нулевого» значения техногенного риска.

Возможность реализации такой политики была основана на следующих требованиях:

–воздействие техногенных факторов опасности на организм человека, обусловленное загрязнением окружающей среды токсичными веществами и радиоактивными элементами вследствие хозяйственной деятельности, имеет пороговый характер. Это значит, что биологический «эффект» от воздействия проявляется в организме только при концентрациях токсичных и радиоактивных веществ в окружающей среде, превышающих ПДК;

–аварийные ситуации на промышленных объектах четко детерминированы и, как следствие этого, могут быть практически полностью исключены с помощью соответствующих технических

иорганизационных мер безопасности;

–человек наиболее чувствителен к опасным объектам в биосфере, поэтому, если «защищен человек – защищена и природная среда».

Данные положения (конечно, при условии возможности их реализации в практической деятельности) позволяют свести требование об «абсолютной» безопасности человека и окружающей его среды от техногенной опасности к требованию создания и эксплуатации «абсолютно» безопасных технологий, что и было положено в основу законодательства о промышленной безопасности до середины 1990-х гг. В рамках политики «абсолютной» безопасности необходимо было обеспечить хозяйственную деятельность инженерными системами безопасности (защитными системами, убежищами, фильтрами, скрубберами, инженерными противоаварийными устройствами и т. п.) и принять соответствующие организационные меры, которые позволили бы исключить:

33

–ситуации, приводящие к превышению в окружающей среде законодательно установленных уровней ПДК для токсичных и радиоактивных веществ;

–аварийные ситуации, оказывающие недопустимое влияние на человека, объекты и окружающую среду.

Очевидно, что политика «абсолютной» безопасности имеет право на существование только при условии справедливости вышеприведенных положений, а также возможности практической реализации изложенных требований в технических системах безопасности.

Таким образом, фундаментальная цель политики «абсолютной» безопасности – создание технических систем безопасности

ипринятие соответствующих организационных мер, позволяющих исключить, насколько это технически достижимо, любую опасность для здоровья человека и окружающей среды, которая потенциально может быть присуща тому или иному объекту или виду хозяйственной деятельности (источнику опасности).

«Индикатором» уровня безопасности (уровня защищенности человека и окружающей его среды от опасностей), т. е. критерием, определяющим степень достижения цели, в данных условиях выступают характеристики надежности и эффективности технических систем безопасности, т. е. состояние защищенности человека и окружающей его среды от опасности в рамках политики «абсолютной» безопасности фактически оценивается по некоторой предельной величине (ПДК, предельно допустимом выбросе – ПДВ, предельному уровню шумов, вибраций, излучений и другим аналогичным показателям), характеризующей степень надежности и эффективности технических систем безопасности. В этих условиях каждая отрасль хозяйственной деятельности обеспечивает безопасность населения, объектов и окружающей среды от присущих для нее источников опасности «по-своему», используя характерные для нее технические системы и организационные меры.

Данная задача решалась путем реализации в практической деятельности принципа обеспечения такого уровня безопасности населения, объектов и окружающей среды, какого можно достигнуть с помощью соответствующих инженерных систем и мер организационного характера: строгого регламента работы, высокого уровня дисциплины персонала и т. д. Следовательно, подавляющая

34

доля средств, направляемых на обеспечение безопасности человека и окружающей его среды, затрачивалась на создание подобного рода технических систем безопасности.

Классический подход к проблемам техногенной (промышленной) безопасности характеризовался широким спектром мероприятий, связанных главным образом с наблюдением за техногенными источниками опасности и сопутствующими им опасными техногенными, природными и экологическими факторами; за воздействием этих факторов на человека и окружающую среду, прежде всего за реакцией биологических систем на эти воздействия.

Основной целью наблюдений являлось определение наиболее критических факторов и источников техногенного воздействия на окружающую среду и наиболее подверженных такому воздействию элементов биосферы. В результате этого накапливались надежные данные по различным аспектам загрязнения окружающей среды, которые позволяли оценить конкретную ситуацию, т. е. происходило формирование банка данных (специальной информационной системы наблюдений и анализа состояния окружающей среды, позволяющей выделить ее изменения под влиянием техногенных факторов). Созданная в этот период система оповещения о загрязнении биосферы, в которой использовались методы количественных измерений, способствовала своевременному проведению мероприятий по ликвидации нежелательных ситуаций. Все эти мероприятия сопровождались ужесточением контроля за соблюдением допустимых норм содержания вредных веществ в биосфере.

Опыт ряда стран, таких как ФРГ, Канада, Франция, Италия, Финляндия, Австралия, основанный на практической реализации других мероприятий с привлечением для этих целей интеллектуальных сил государств и их материальных ресурсов, позволил значительно улучшить к 1990-м гг. по сравнению с 1960-ми гг. экологическую обстановку в этих странах. В конце 1980-х гг. в передовых странах начинается процесс осознания того, что политика «абсолютной» безопасности оказывается неадекватной тем внутренним законам, которые стали определять в этот период характер хозяйственной деятельности. В силу беспрецедентного роста масштабов промышленного производства и его воздействия на окружающую среду возможности биосферы к самоочищению оказались близкими к исчерпанию. Процессы экологической деградации, обу-

35

словленные техногенезом и носившие тогда еще локальный характер, обнаруживали глобальные тенденции, опасные для человека и биосферы в целом. Поступление в окружающую среду веществ техногенного характера в значительных количествах породило ряд глобальных проблем безопасности.

В связи с этим перед наукой встала задача прогнозирования последствий хозяйственной деятельности для оценки ее предельного масштаба, превышение которого приведет к «пороговому уровню» рисков и загрязнения биосферы. Подход к обеспечению «абсолютной» безопасности вынужден был уступить место новому подходу, основанному на концепции «предвидеть и предупреждать» риски. Встала задача дополнить систему наблюдения за состоянием общества, объектов техносферы и окружающей среды системой, позволяющей с помощью математического моделирования количественно определить риск от развития той или иной технологии или экономики в целом по критериям приемлемых рисков нежелательных ситуаций.

Накопленный к настоящему времени практический опыт и проведенные научные исследования воздействия факторов опасности на человека, объекты и окружающую среду привели к осознанию того, что постулат о пороговом характере этого воздействия не всегда соответствует достижению заданного уровня безопасности.

В последние десятилетия ушедшего века во имя улучшения экономических показателей промышленных предприятий произошло беспрецедентное повышение единичной мощности объектов промышленности и, соответственно, значительное усложнение технологических схем их функционирования. В силу этих причин детерминистское описание функционирования технологий таких предприятий, основанное на утверждении о причинной обусловленности всех физических и химических процессов, реализующихся в этих технологиях, оказалось не соответствующим действительности. Функционирование сложных технологических схем подчиняется вероятностным законам, и аварийные ситуации в этом случае принципиально не могут быть исключены.

Таким образом, практический опыт деятельности и научные исследования привели к пониманию невозможности создания «абсолютно» безопасных технологий и, как следствие этого, к пониманию несоответствия политики «абсолютной» безопасности реаль-

36

ной действительности. Поскольку нельзя обеспечить «абсолютную» безопасность населения и окружающей среды от техногенных

идругих факторов опасности (по крайней мере, на предприятиях, обладающих большой энергетической мощностью), научно-техни- ческие и социально-экономические исследования необходимо свести к достижению такого уровня риска от этих факторов, который можно было бы рассматривать как «приемлемый». Его приемлемость должна быть обоснована исходя из экономических и социальных требований. Это означает, что уровень опасности настолько незначителен, что ради получаемой при этом выгоды в виде материальных и социальных благ можно пойти на риск.

Политика в области обеспечения безопасности человека, объектов и окружающей среды как политика «приемлемого» риска базируется:

–на формировании качественно новой цели безопасности: от цели политики «абсолютной» безопасности, ориентированной только на совершенствование технических систем, к цели, ориентированной на улучшение качества жизни каждого человека и общества в целом;

–на разработке методов количественной оценки факторов опасности, основанных на методологии изучения риска;

–на разработке методов количественной оценки безопасности, основанных на показателях риска;

–на разработке методов определения приемлемого баланса между опасностями и выгодной от той или иной деятельности, основанных на оценке социальных предпочтений, экономических возможностей и экологических ограничений последних, т. е. методов определения «приемлемого» риска;

–на переориентации системы контроля за состоянием безопасности: от контроля, сконцентрированного в основном на факторах опасности, присущего политике «абсолютной» безопасности, к контролю за воздействием этих факторов на человека, объекты

иокружающую среду с сохранением при этом контроля за факторами опасности.

Таким образом «индикатором» уровня безопасности, т. е. критерием степени достижения цели, теперь выступают не ПДК, ПДВ, степень надежности и эффективности технических систем безопасности, а показатели, определяющие состояние здоровья населения,

37

уровень прочности ресурса и живучести объектов, качество окружающей среды. К ним относятся индивидуальные риски, средняя продолжительность предстоящей жизни и степень удаленности состояния объектов техносферы и экосистем от границ их динамической неустойчивости.

Требования, выработанные при реализации политики «приемлемого» риска (например, нормативы состояния человека, объектов и окружающей среды), определяют те критерии, которым должны соответствовать сами технические системы и организационные меры безопасности, используемые в повседневной деятельности. В настоящее время критерии риска и политика «приемлемого» риска, основанная на сбалансированной оценке выгод и ущерба при использовании той или иной технологии, нашли самое широкое применение в законодательстве развитых стран. Эта политика лежит в основе законодательства об использовании атомной энергии в странах ЕЭС, США и Канаде. Она последовательно отстаивается в рекомендациях таких авторитетных международных организаций, как, например, МАГАТЭ. В России эти критерии получили отражение в изменениях и дополнениях к Федеральному закону «О промышленной безопасности опасных производств» и Федеральному закону «О техническом регулировании».

Степень внедрения принципа «приемлемого» риска в практическую деятельность сегодня в разных странах различна. В некоторых странах концепция «приемлемого» риска уже введена в законодательство. Например, в Нидерландах, согласно законодательству, вероятность смерти в течение года для индивидуума от опасностей, связанных с техносферой, более 10–6 считается недопустимой, а менее 10–8 – пренебрежимой. Приемлемый уровень риска, исходя из экономических и социальных критериев, выбирают в диапазоне от 10–6 до 10–8 в год. В этих условиях, чтобы построить и ввести в эксплуатацию промышленное предприятие, проектанты должны количественно определить уровень риска от его эксплуатации, доказать соответствующим правительственным органам приемлемость этого риска.

При лицензировании нового крупного промышленного предприятия требуется представить топографическую карту риска, которому будет подвергаться человек, оказавшийся в районе расположения этого предприятия. На этой карте должны быть указаны

38

замкнутые линии равного риска, каждая из которых соответствует следующим численным значениям вероятности смерти индивидуума в течение года: 10–4, 10–5, 10–6, 10–7, 10–8. Требования такого рода предъявлены и к уже действующим предприятиям. Кроме того, в законодательство Нидерландов введены нормативы не только на индивидуальный, но и на социальный (коллективный) риск.

При оценках степени опасности обычно используют два показателя: степень возможности появления случайного события – опасного фактора и степень значимости этого события для человека, объектов и окружающей среды, если оно произошло. Под термином «риск» в самом общем случае понимается векторная, т. е. многокомпонентная, величина, измеренная, например, с помощью статистических данных или рассчитанная с помощью имитационных моделей, включающих количественные показатели:

–ущерба от воздействия того или иного опасного фактора;

–вероятности (частоты) возникновения рассматриваемого опасного фактора;

–неопределенности в величинах ущерба U и вероятности Р. К риску можно относить и опасности от достоверных собы-

тий (происходящих с вероятностью, равной l), таких как, например, реализовавшиеся аварии и катастрофы, загрязнение окружающей среды отходами нормально функционирующего или аварийного производства. В этом случае величина риска количественно равна величине ущерба. Под термином «ущерб» понимаются фактические или возможные (вероятностные) экономические и социальные потери вследствие изменений в обществе, техносфере и окружающей среде, возникающих в результате каких-то событий, явлений, процессов и действий. Разработка методов оценки ущерба и рисков на Федеральном уровне поручена Советом безопасности институтам РАН, МЧС, Минобрнауки.

Использование количественных оценок риска в практической деятельности (например, в законодательной или при принятии тех или иных решений с учетом факторов риска) показало необходимость применения классификации риска по степени его значимости для человека, объектов и окружающей среды. Трудность состоит в том, что невозможно выразить риск через один обобщенный показатель, учитывающий различные стороны его значимости.

39

Ожидаемое число жертв за год, вероятность для индивидуума стать жертвой той или иной технологии в течение какого-то промежутка времени, вероятность опасных последствий для определенных групп людей, вероятность аварий с одновременным большим числом жертв и другие факторы по-разному характеризуют ситуацию, поэтому по-разному они должны приниматься во внимание при принятии решений. В силу этого общепринятой классификацией по степени значимости риска для человека является деление его на индивидуальный и социальный риски, которые определяют следующим образом.

Под индивидуальным риском понимается вероятность поражающих воздействий определенного вида (смертельный исход, нетрудоспособность, серьезные травмы без потери трудоспособности, травмы средней тяжести и незначительные повреждения), возникающих при реализации определенных опасностей в определенной точке пространства (х, у, z), где может находиться индивидуум, в определенный момент времени t. Следовательно, в рассматриваемой ситуации есть два события – обусловленное реализацией опасности и обусловленное присутствием индивидуума в момент реализации опасности в зоне поражения. Так как по теории вероятности эти два события являются независимыми, то соответственно индивидуальный риск определяется как производное вероятности этих двух событий, значение которого лежит в интервале 0–1. Если в качестве меры вероятности реализации нежелательного события используется частота возникновения события (размерность величины – обратное время), то конечная мера, индивидуальный риск, является величиной, имеющей размерность частоты (обратного времени). Таким образом, термин «индивидуальный риск» в данном случае эквивалентен термину «вероятность». Соответственно, величина индивидуального риска равна вероятности (частоте) поражающих воздействий определенного вида (смертельный исход, нетрудоспособность, серьезные травмы без потери трудоспособности, травмы средней тяжести и незначительные повреждения).

В понятие социального риска входит зависимость вероятности (или частоты) нежелательных событий, связанных с поражением групп людей, подвергаемых воздействиям определенного вида при реализации соответствующих опасностей, от численности этих групп. Необходимо подчеркнуть, что для факторов опасности, су-

40