Инженерная психология

элементах биосферы. Быстрое загрязнение атмосферы началось в XIX веке

Хвостом потребления всех видов топлив. Загрязнение атмосферы отрицательно

действует на человека, фауну и флору, а также на сооружения и технику.

Основными загрязнениями воздуха городов являются:

- Канцерогенные вещества (3,4-бензопирен от сгорания угля, алифатияеские

эпоксиды, образующиеся из нефтянных топлив, мелкодисперсная пыль,

волокнистая асбестовая пыль, аэрозоли свинца, марганца и др.).

- Раздражающие вещества (сернистый и серный ангидриды, окислы азота, пары

соляной, азотной и серной кислот, сероводород, фосфор и его соединения,

всевозможная пыль).

Загрязнение атмосферного воздуха, как правило, не вызывает острых

отравлений, интоксикация протекает в хронической форме, что делает ее не

менее вредоносной. Сернистый и серный ангидриды, окислы азота, пары кислот,

загрязняющие воздух, приводят к болезням дыхательных путей, заболеваниям

глаз.

При неблагоприятных сочетаниях атмосферных условий в городах

появляется смесь тумана и дыма с высоким содержанием сернистого газа, сажи.

Такой смог в Лондоне (1952 г.) погубил более 4000 человек. В условиях

сухого тумана при влажности около 70% и солнечного света возникает

фотохимический туман в процессе сложных фотохимических превращений в смеси

углеводородов и окислов азота автомобильных выбросов. При этом образуются

новые вещества со значительно большей токсичностью. Фотохимический туман -

искусственное явление, созданное человеком.

За последние 20 лет кислотность воды, выпадающей дождем, на востоке

США, Западной Европе увеличена в 100-1000 раз по сравнению с нормой.

Сернистый ангидрид разрушает хлорофилл, содержащийся в листьях деревьев.

Небольшое превышение нормы содержания в воде фтора приводит к нарушению

биосинтеза.

В атмосферном воздухе всегда присутствует озон в концентрации 10%. Он

защищает жизнь на Земле от губительного воздействия ультрафиолетовых

излучений солнца. В настоящее время обнаружено разрушение озонового слоя

под действием фреонов, которые широко используются в быту.

Сжигание в огромных количествах топлива ежегодно вносит в атмосферу не

менее 1*1010 т углекислоты, что увеличивает ее концентрацию на 0,2% в год.

А полный обмен СО2 в атмосфере происходит за 300-500 лет. В силу этого за

последнее десятилетие содержание СО2 в атмосфере нарастает. Поскольку СО2

пропускает солнечную радиацию и не пропускает инфракрасные излучения,

создается тепличный эффект, который может привести к нарушению теплового

баланса на Земле.

Загрязнение воды отрицательно действует на биосферу. Вредные вещества

из загрязненной воды воздействуют на кожный покров организма, слизистую

оболочку и могут поступать в организм с пищей. Наибольшей вред биосфере

наносят примеси в воде химических веществ. Даже небольшое увеличение

концентрации некоторых загрязнений наносят существенный вред живым

организмам. Наибольший вред наносят следующие загрязнения воды:

- Тяжелые металлы: свинец, кадмий, хром, ртуть, бериллий и др. Кадмий

вызывает заболевание костей. Хром поражает кожу (отеки, экзема). Ртуть

вызывает хроническое отравление, нарушения в центральной нервной системе.

Бериллий является ядом общетоксичного действия с высокой степенью

кумуляции, поражающим центральную нервную систему.

- Химические вещества: цианиды, мышьяк, фтор, бор и др. Так, концентрация

фтора свыше 1,5 мг/л вызывает флюороз, поражающий кости человека.

- Пестициды, используемые при обработке сельскохозяйственных угодий. Их

вредные действия на биосферу зависят от вида продукта и формы его

применения.

- Бактериальные загрязнения воды возбудителями инфекционных заболеваний

приводят к эпидемиям (холера, брюшной тиф, сибирская язва, дизентерия и

др.).

- Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), нарушающие аэрацию

воды и процесс самоочищения, стимулируют размножение микрофлоры (кишечные

палочки, брюшной тиф и др.).

Указанные загрязнения приводят к заболеванию животных и растений. И

прежде всего пагубно действуют на жизнь водных организмов уменьшение

кислорода в воде вследствие загрязнения нефтепродуктами, а также тепловое

загрязнение водоемов. Последнее нарушает термический и биологический режим

водоемов.

Машиностроение является основой индустрии и развивается более высокими

темпами, чем другие отрасли. Отсюда особая актуальность развития

экологически чистого машиностроения. Для решения указанной задачи

разрабатываются методы социально-экономического прогнозирования развития

отраслей на основе использования моделей процессов загрязнения: "модели

источников загрязнения", "модели загрязнений". Моделирование дает

рекомендации по разработке технических, технологических и организационных

мер по очищению окружающей среды.

Экономический расчет ущерба от загрязнения окружающей среды

представляет большую сложность. По данным США, общий экономический ущерб

страны от загрязнений атмосферы составляет 16 млрд. долл. в год.

Действие токсичных примесей воздуха, почвы и воды на человека и

природу

Перечень вредных веществ, с которыми соприкасается человек на

машиностроительном производстве, чрезвычайно велик (металлы, органические и

неорганические химические соединения). Целесообразно провести рассмотрение

вредных веществ, наиболее широко используемых в машиностроении и в быту.

Широкое распространение получают химические соединения, избирательно

действующие на функции нервной системы. К числу их относятся препараты типа

гидразины, фосфорорганические соединения (ФОС), карбаматы,

фармакологические средства (наркотики, ан-тидепрессанты и др.). Все эти

средства обладают свойством влиять на передачу нервного импульса. К числу

ФОС принадлежат известные отравляющие вещества табун, зарин, зоман. ФОС

повсеместно используются в качестве ядохимикатов (хлорофос, карбофос,

фосфамин и др.). ФОС – это эфиры кислот пятивалентного фосфора.

Будучи малолетучими жидкостями, ФОС проникают в организм через кожу и

слизистые оболочки. Источниками отравления могут быть загрязненная пища и

вода, воздух с парами и аэрозолями ФОС. Картина отравления сводится к

нарушению функции ЦНС, мышечной, дыхательной, сердечно-сосудистой систем,

желудочно-кишечного тракта и органа зрения. При смертельной дозе - паралич

дыхательного центра, обморочное состояние.

Широкое использование в машиностроении металлов определяет

необходимость изучения их токсических свойств.

Ряд металлов относятся к группе тиоловых ядов (Pb, Hg , Cd, Ag, Cr,

Mn). Они взаимодействуют с сульфгидрильными (тиоловыми) группами

макромолекул организма (ферменты, белковые структуры, аминокислоты).

Тиоловые группы осуществляют биохимические процессы, с ними связаны

передача нервных импульсов, тканевое дыхание, мышечные сокращения,

проницаемость мембран и др.

Один из наиболее опасных металлов этой группы - свинец. Он применяется

в аккумуляторах, свинцовых пигментах, тетраэтилсвинце при изготовлении

бронзы, латуни, припоев и т.д. Опасность представляют его соединения.

Свинец поступает в организм через дыхательные пути, а также через кожу и

желудочно-кишечный тракт. Свинец и его соединения относятся к политропным

ядам, действующим на все органы, но прежде всего на систему крови, нервную

и сердечно-сосудистую систему, а также желудочно-кишечный тракт.

Тетраэтилсвинец Pb(C2H5)4 - это металлоор-ганическое соединение в виде

маслянистой жидкости, хорошо растворимой в жирах. Применяется как

антидетонатор для двигателей, входит в состав этилированного бензина. В

организм попадает через кожу и при ингаляции, накапливается во внутренних

органах. Под действием татраэтил-свинца возникают функциональные нарушения

ЦНС и органические изменения. ПДК тетраэтилсвинца в воздухе 0,005мг/куб.м.

Ртуть Hg и ее соединения цианид ртути Hg(CN)z., сулема HgCb и др.

попадают в организм в основном через органы дыхания. Ртуть циркулирует в

крови и вызывает нарушения обмена веществ, поражает почки, печень,

желудочно-кишечный тракт, нарушение функции внутренних органов. Работающие

с ртутью должны полоскать рот раствором перманганата калия. ПДК

металлической ртути в воздухе рабочей зоны 0,01 мг/куб.м.

Мышьяк и его соединения в красильном, фармацевтическом и других

производствах. Сильными ядами являются его соединения, АззОз особенно. В

организм попадает в виде пыли, с зараженной пищей, водой. Соединения

мышьяка фиксируются в костях, печени, коже, вызывают поражение ЦНС,

расстройство обменных процессов.

Кадмий и его соединения используются в электроплавильном,

электролитическом, аккумуляторном производстве, в красках. Особую

токсичность имеет CdO. Попадает в организм через органы дыхания и вызывает

их поражение (отек легких), а также поражает желудочно-кишечный тракт,

нарушает обменные процессы, прочность костей.

Марганец и его соединения применяются в металлургии (Mn). В организм

поступает главным образом ингаляционным путем в виде аэрозолей. Марганец

задерживается в костях, головном мозге и других органах. Нарушает

активность ферментов нервных клеток, избирательно поражает нервную систему.

ПДК марганца для аэрозоля конденсации 0,05 мг/куб.м.

Многие вещества, используемые в промышленности и в быту, действуют на

гемоглобин, являющийся переносчиком кислорода. В организме идет распад и

синтез гемоглобина. Благодаря большому сродству окиси углерода (СО)

гемоглобину, она вступает во взаимодействие с ним, образуя комплекс

карбоксигемоглобин, который не способен присоединять кислород и очень

медленно распадается. Отравление средней тяжести сопровождается потерей

сознания, а при тяжелой форме возникает длительное коматозное состояние.

Есть и другие вещества, блокирующие кислородопередающую функцию крови:

гидразинопроизводные, бертолетова соль (КСlOз), мышьяковистый водород

(AsHa) и др.

К раздражающим веществам относятся соединения хлора, соды, азота в

виде кислот, их солей и многие другие вещества. В воздух рабочей зоны они

могут поступать в виде газов, паров и аэрозолей.

Раздражающее действие на органы дыхания зависит от растворимости в

воде. Раздражающие вещества задерживаются на слизистых оболочках

дыхательных путей, вызывают явление химического раздражения и даже ожоги,

отек легких.

Хлор широко используется для дезинфекции, для борьбы с

сельскохозяйственными вредителями, в анилинокрасочных производствах. Хлор,

соединяясь с водой, выделяет хлористый водород и активный кислород, которые

вызывают воспалительный процесс. При остром отравлении возникают отек

легких, пневмония. ПДК для воздуха рабочей зоны составляет 1 мг/куб.м.

Сернистый ангидрид выделяется при обжоге руд, цветных металлов,

сгорании угля и нефти. ПДК для воздуха рабочей зоны составляет 10 мг/куб.м.

Поступает в организм ингаляционным путем, нарушает обменные и

ферментативные процессы, поражает легкие. При остром отравлении - потеря

сознания, отек легких. Сероводород имеет характерный запах, который

ощущается в начальный период. Будучи несколько тяжелее воздуха, он

скапливается в ямах, колодцах и т.п. ПДК для воздуха рабочей среды

составляет 10 мг/куб.м. На производстве выделяется при использовании

сернистых красителей, гниении органических веществ. Поступает в организм

через органы дыхания и кожу. Его действие заключается в поражении ЦНС,

блокаде дыхательного центра.

Для нитрогазов (no), NC>2) ПДК от 2 до 5 мг/куб.м.Они выделяются в

процессах нитрации, при электросварке. В зависимости от видов оксидов азота

они могут вызывать прижигающее действие, поражение ЦНС, наркотическое

действие. Раздражающее действие имеет латентный период, после которого

может развиваться отек легких. Аммиак NIfa с резким запахом хорошо

растворяется в воде, используется в термическом, гальваническом

производстве, в холодильных машинах и т.д. Аммиак отличается прижигающим и

некротическим действием. ПДК 20мг/куб.м. При остром отравлении наблюдается

ожог дыхательных путей, образование некроти-зированных участков, бред,

поражение глаз и развитие слепоты.

Органические растворители - химические соединения для растворения

твердых веществ (смол, пластмасс, красок и т.д.). В эту группу входят

спирты, эфиры, хлорированные углеводороды, кетоны, углеводороды и т.п.

3. Понятие об ударной волне, ее характеристики

Быстрое и неконтролируемое высвобождение энергии порождает взрыв.

Высвобождаемая энергия проявляется в виде теплоты, света, звука и

механической ударной волны. Источником взрыва чаще служит химическая

реакция. Но взрывом могут быть высвобождения механической и ядерной энергии

(паровой котел, ядерный взрыв). Горючие, пыль, газ и пар в смеси с воздухом

(веществом, поддерживающим горение) способны взрываться при зажигании. В

технологических процессах невозможно полностью исключить вероятность

образования взрывоопасной ситуации. Одним из основных поражающих факторов

взрыва является ударная волна.

Ударная волна - это область резкого сжатия среды, которая в виде

сферического слоя распространяется во все стороны от места взрыва со

сверхзвуковой скоростью.

Ударная волна образуется за счет энергии, выделяемой в зоне реакции.

Возникшие при взрыве пары и газы, расширяясь, производят резкий удар по

окружающим слоям воздуха, сжимают их до больших давлений и плотностей и

нагревают до высоких температур. Эти слои воздуха приводят в движение

последующие слои. И так, сжатие и перемещение воздуха происходит от одного

слоя к другому, образуя ударную волну. Величина давления изменяется во

времени в точке пространства при прохождении через нее ударной волны. С

приходом ударной волны в данную точку давление достигает максимального Рф =

Ро + ?Рф, где Ро атмосферное давление. Образовавшиеся слои сжатого воздуха

называют фазой сжатия. После прохождения волны давление уменьшается,

становится ниже атмосферного. Эта зона пониженного давления называется

фазой разрежения.

Непосредственно за фронтом ударной волны движутся массы воздуха.

Вследствие торможения этих масс воздуха при встрече с преградой возникает

давление скоростного напора воздушной ударной волны.

Основными характеристиками поражающего действия ударной волны

являются:

- Избыточное давление во фронте ударной волны (Рф) - это разность между

максимальным давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным

давлением (Ро), измеряется в Паскалях (Па). Избыточное давление во фронте

ударной волны рассчитывается по формуле:

[pic],

где: ?Рф - избыточное давление, кПа;

qэ - тротиловый эквивалент взрыва (qэ = 0,5q, q - мощность взрыва, кг);

R - расстояние от центра взрыва, м.

- Давление скоростного напора - это динамическая нагрузка, создаваемая

потоком воздуха; скоростной напор Рек зависит от скорости и плотности

воздуха.

[pic],

где V - скорость частиц воздуха за фронтом ударной волны, м/с;

? - плотность воздуха, кг/куб.м.

-Длительность фазы сжатия, то есть время действия повышенного давления.

? = 0,001 q1/6 R1/2,

где R в метрах, q в килограммах и ? - в секундах.

Ударная волна в воде отличается от воздушной тем, что на одних и тех

же расстояниях давление во фронте ударной волны в воде гораздо больше, чем

в воздухе, а время действия меньше. Волны сжатия в грунте в отличие от

ударной волны в воздухе характеризуются менее резким увеличением давления

во фронте волны и более медленным ослаблением за фронтом.

Ударная волна может нанести человеку травматические поражения и быть

причиной его гибели. Поражение может быть непосредственным или косвенным.

Непосредственное поражение возникает от действия избыточного давления и

скоростного напора воздуха. Ударная волна подвергает человека сильному

сжатию в течение нескольких секунд. Скоростной напор может привести к

перемещению тела в пространстве. Косвенное поражение человека может быть

результатом ударов обломков, летящих с большой скоростью.

Характер и степень поражения человека зависят от мощности и вида

взрыва, расстояния, а также от места нахождения и положения человека.

Крайне тяжелые контузии и травмы возникают при избыточном давлении более

100 кПа (1 кгс/кв.см): разрывы внутренних органов, переломы гостей,

внутренние кровотечения и т.п. При избыточных давлениях от 60 до 100 кПа

(от 0,6 до 1 кгс/кв.см) имеют место тяжелые контузии и травмы: потеря

сознания, переломы костей, кровотечение из носа и ушей, возможны

повреждения внутренних органов. Средней тяжести поражения возникают при

избыточном давлении 40-60 кПа (0,4-0,6 кгс/кв.см): вывихи, повреждения

органов слуха и т.п. И легкие поражения при давлении , 20-40 кПа (0,2-0,4

кгс/кв.см). Ударная волна оказывает механическое воздействие на здания,

сооружения, может вызвать их разрушение. Здания с металлическим каркасом

получают средние разрушения при 20-40 кПа и полные при 60-80 кПа, здания

кирпичные при 10-20 кПа и 30-40, здания деревянные при 10 и 20 кПа.

Страницы: 1, 2, 3