CC BY
184
УДК 614.8
Система показателей качества фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания и эффективности их использования в чрезвычайных ситуациях
ISSN 1996-8493
© Технологии гражданской безопасности, 2012
В.В. Батырев
Аннотация
В статье излагаются основные практические результаты научных исследований в области оценки эффективности использования фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД).
Ключевые слова: качество и эффективность использования СИЗОД; вероятность защиты; зона химического заражения.
The System of Individual Protection of Respiratory Organs Filtering Means Quality Indicators and the Efficiency of Their Use in Emergency Situations
ISSN 1996-8493
© Civil Security Technology, 2012
V. Batyrev
Abstract
The article sets out the main practical results of scientific researches in the field of efficiency of the filtering means of individual protection of respiratory organs (MIPRO) use assessment.
Key words: quality and effectiveness of MIPRO use; probability of protection; zone of chemical contamination.
Концепция химической и биологической безопасности, принятая в нашей стране, предусматривает создание государственной системы обеспечения химической и биологической безопасности как составной части единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций. Создание данной системы базируется на комплексе мер нормативно — правового, социально-экономического, научно-технического и организационного характера. При этом одной из основных научно-технических задач при реализации концепции предусматривается «разработка и внедрение систем комплексной индивидуальной и коллективной защиты от опасных химических и биологических факторов...» [1].
Необходимо отметить, что под системой индивидуальной защиты можно рассматривать как совокупность средств защиты органов дыхания и кожи, использующихся для защиты населения, так и любую из ее подсистем, например, совокупность используемых СИЗОД фильтрующего типа.
При оценке систем принято различать качество систем и эффективность реализуемых системами процессов. При этом эффективность относят не к самой системе, а к выполняемым ею функциям. Различие между показателями качества и эффективности состоит в том, что показатели эффективности характеризуют процесс и эффект от функционирования системы, а показатели качества — пригодность системы для реализации ею своего предназначения. Исходя из вышеизложенного, эффективность — комплексное операционное свойство процесса [2] функционирования системы, характеризующее его приспособленность к выполнению задачи системы. В нашем случае основной целью системы является обеспечение защиты населения и исключение или максимально возможное снижение ущерба в случае чрезвычайных ситуаций, сопровождаемых выбросами ТХВ.
Исходя из сформулированной нами цели, в качестве основного показателя результативности использования фильтрующих СИЗОД может использоваться вероятность защиты населения. При этом вероятность защиты может определяться в пределах всей площади, где может располагаться население, в пределах площади зон (зоны) химического заражения (ЗХЗ) или части этих зон (зоны).
Качество любой системы — это свойство или совокупность существенных свойств [2] системы, обусловливающих ее пригодность (соответствие) для использования по назначению. Областью применения данного понятия могут быть объекты любой природы, в том числе элементы системы. В нашем случае это сама техническая система, ее подсистема как совокупность используемых средств индивидуальной защиты органов дыхания или конкретный образец (образцы). Данное членение совершенно справедливо, так как элемент — это пре-
дел членения системы с точки зрения аспекта ее рассмотрения, решения конкретной задачи или поставленной цели.
При этом в качестве показателей качества используется вектор показателей существенных свойств системы, а при оценке качества системы могут использоваться критерии пригодности, оптимальности, превосходства и т.п.
Система показателей эффективности и качества фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания
В общем случае вероятность защиты человека в чрезвычайной ситуации (ЧС) определяется из соотношения [3]:
Р3(()=РнРо-Рр(()
(1)
где Рн — вероятность наличия СИЗОД у человека;
Р0 — вероятность безотказной работы (с учетом внезапных, постепенных и приработочных отказов);
РУз (0 — вероятность защиты (не поражения человека) при условии безотказной работы СИЗОД.
Данное выражение хорошо иллюстрирует необходимость наличия СИЗОД у населения непосредственно в момент ЧС, в противном случае, учитывая скорость реализации поражающего действия, для населения, оказавшегося в зонах химического заражения, они могут уже и не понадобиться. В военное время при наличии угрожаемого периода, СИЗОД могут быть выданы заблаговременно, но ОВ могут и не применяться. В этом случае необходима организация защиты населения от широкого спектра ТХВ и продуктов горения, которые будут оказывать серьезное воздействие населения в случае разрушения промышленных объектов, в том числе ХОО. Та же картина и в случае ЧС мирного времени.
В случае оценки эффективности использования конкретного СИЗОД для защиты населения в зоне химического заражения необходимо руководствоваться принципом равнозначности защиты по всем возможным путям возможного поступления ТХВ в организм человека.
Для отдельно взятого СИЗОД она определяется вероятностью защиты изделия в целом [3]:
кор. пдых
рОЫХ. рзр.
(2)
где Р2 — вероятность защиты, обеспечиваемая СИЗОД в целом;
РГ — вероятность защиты СИЗОД, обеспечиваемая коробкой (фильтром);
рдых. — вероятность защиты СИЗОД с учетом подсоса в зону дыхания;
Р^'— вероятность защиты СИЗОД с учетом подсоса в зону глаз.
В случае оценки вероятности защиты людей в зоне химического заражения, использующих конкретное средство индивидуальной защиты,
а СИЗОД
(3)
"3X3
где — вероятность защиты населения в зоне химического заражения;
Н(х, у) — плотность распределения населения в пределах зоны химического заражения. В случае равномерного распределения = 1;
¡¡¡с^зод — часть площади ЗХЗ, в пределах которой защита населения с использованием конкретного типа СИЗОД не обеспечивается;
$зхз — общая площадь зоны химического заражения.
В ряде источников (до 80—90 годов) данный параметр носил наименование предотвращенного ущерба и использовался для оценки эффективности СИЗОД в ЧС военного времени.
В качестве дополнительных показателей эффективности СИЗОД могут использоваться такие показатели, как изменение ущерба (прямых потерь) и изменение структуры ущерба.
Анализ рассматриваемой системы показателей оценки эффективности использования фильтрующих СИЗОД для защиты населения показывает, что они имеют вероятностный характер. Это обусловлено тем, что определение конкретных значений показателей поражающих факторов (концентрация, экспозиционная доза, токсический эффект и др.) в пределах ЗХЗ будет базироваться на прогнозе, как основном способе выявления складывающейся обстановки. При этом под прогнозированием понимается получение расчетным путем вероятностной информации о последствиях ЧС, связанных с выбросом (проливом) ТХВ.
Все показатели качества системы индивидуальной защиты можно разбить на две большие группы [3—5]:
показатели качества, характеризующие систему; показатели качества, характеризующие основной элемент (элементы) системы.
К показателям качества, характеризующим систему индивидуальной защиты, можно отнести: готовность системы к реагированию в ЧС; пригодность системы к реагированию на различные типы ЧС;
структуру системы и ее основные характеристики;
наличие СИЗОД у населения и его обученность их использованию;
запасы СИЗОД, находящиеся на складах и предназначенные для защиты населения в ЧС мирного и военного времени;
время подвоза и выдачи СИЗОД населению в ЧС и др.
Показатели качества СИЗОД, как основного элемента системы, можно разделить на три группы: показатели защитных свойств СИЗОД; показатели эргономических свойств СИЗОД; показатели надежности СИЗОД. Защитные свойства СИЗОД фильтрующего типа характеризуются следующими показателями:
по защите от паров и газов вредных веществ — концентрациями ТХВ, временем защитного действия СИЗОД, коэффициентами подсоса в зону дыхания и глаз;
по защите от аэрозолей вредных веществ — коэффициентом проникания и коэффициентом проницаемости.
Время защитного действия фильтрующих СИЗОД — промежуток времени от начала поступления пара (газа) ОВ и АХОВ определенной концентрации в фильтрующе-поглощающую коробку до появления за ней предельно допустимой концентрации или ток-содозы этого вещества. Наряду с этой характеристикой также используется показатель «динамическая активность шихты противогазовой коробки», характеризующая максимальное количество опасного химического вещества, которое может быть сорбировано шихтой фильтрующе-поглощающей коробки в заданных условиях. По динамической активности можно рассчитать время защитного действия противогазовой коробки при любых других условиях эксплуатации и значениях концентрации опасных химических веществ в воздухе.
К основным показателям эргономических свойств фильтрующих СИЗОД относятся:
сопротивление дыханию, оказываемое СИЗОД и его элементами;
ограничение площади поля зрения; изменение остроты зрения; разборчивость речи в СИЗОД; ухудшение восприятия внешней звуковой информации;
масса СИЗОД и его отдельных частей , создающих нагрузку на голову;
общее механическое воздействие лицевой части на голову.
К основным показателям надежности фильтрующих СИЗОД относятся:
пылеемкость противоаэрозольных фильтров до достижения предельного сопротивления дыханию на вдохе или выдохе, установленного в документах на данный тип СИЗОД;
стойкость конструкционных и фильтрующих материалов к воздействию химических, механических и термических факторов окружающей среды в процессе эксплуатации и при специальной обработке;
сохранение защитных свойств СИЗОД в процессе транспортировки и установленных сроков хранения.
Все вышеперечисленные показатели для системы устанавливаются соответствующими постановлениями Правительства РФ, либо Приказами ответственных министерств и ведомств. Непосредственно для СИЗОД общие требования устанавливаются соответствующими техническими регламентами, а частные — стандартами.
Оценка эффективности использования фильтрующих СИЗОД для защиты населения в зонах химического заражения
Оценка эффективности защиты населения базируется на использовании основных сведений, характеризующих защитные свойства СИЗОД. К ним относятся:
динамическая активность (удельная динамическая активность или максимальная концентрация и время защитного действия) по рассматриваемому веществу;
коэффициент подсоса паров (газов) токсичного химического вещества в зону дыхания через лицевую часть СИЗОД;
коэффициент подсоса паров (газов) и аэрозолей токсичного химического вещества в зону глаз через лицевую часть СИЗОД.
Для определения класса эффективности защиты, что крайне важно для определения в последующем области использования СИЗОД[3,5], необходимо:
1. Определить значение удельной динамической активности фильтрующе-поглощающего элемента, используя значение динамической активности, либо концентрации и времени защитного действия. Данный пункт выполняется для всех типов фильтрующих СИЗОД.
Динамическая активность фильтрующе-поглощающего элемента связана с удельной динамической активностью соотношением:
Д. =С-*-у = Д
уд.
(4)
где Ва — динамическая активность фильтрующе-поглощающего элемента, г;
С — концентрация вредного вещества в паровоздушной смеси, г/м3;
г — время защитного действия, определяется интервалом времени от начала поступления паровоздушной смеси в элемент до момента проявления за ним проскоковой концентрации, с;
V — объем легочной вентиляции, м3/с;
— удельная динамическая активность (величина поглощаемой СИЗОД дозы).
2. Определить вероятность защиты образца СИЗОД по фильтрующе-поглощающему элементу (коробке, фильтру). Данный пункт выполняется для всех типов фильтрующих СИЗОД.
ркор. _ ^
д
х 1.14
д„ +
\ гр а
(5)
где Р™р' — вероятность защиты, с учетом защитных свойств коробки (фильтра);
Вгр — граничное значение показателя для определения вероятности защиты СИЗОД в ЗХЗ (значение пороговой токсодозы), г-с/м3;
— значение удельной динамической активности коробки (фильтра), г-с/м3.
3. Определить вероятность защиты, обеспечиваемой лицевой частью СИЗОД с учетом подсоса в зону дыхания. Данный пункт не выполняется для СИЗОД (например, противогазов с полномасштабной лицевой частью), у которых значение коэффициента подсоса находится в интервале 0.01 0.1%. В этом случае вероятность защиты близка к единице:
рдых. _ ^
41.14
д
л + гдых-
гр ^ доп.
г100-КдыхЛ
к
дых.
(6)
где — вероятность защиты, обеспечиваемой лицевой частью СИЗОД с учетом подсоса в зону дыхания;
С£ — допустимое значение концентрации ТХВ при воздействии через органы дыхания, г/м3;
КдГ — коэффициент подсоса в зону дыхания,
%;
гз — время защитного действия, с.
4. Определить вероятность защиты, обеспечиваемой лицевой частью СИЗОД с учетом подсоса в зону глаз. Данный пункт также не выполняется для СИЗОД, у которых значение коэффициента подсоса находится в интервале 0.01 0.1%. В этом случае вероятность защиты близка к единице.
В случае наличия раздражающего действия ТХВ на органы зрения:
Рзр. п ^доп. 'Ю0 . ^
, в случае,
гр'
(7)
т.е. раздражающее действие ТХВ будет оказываться до момента входа в ЗХЗ;
РТ =1-
\ 1.14
д
£> +СТ ■
гр ^доп.
КТ
сзр• -100
в случае ;
(8)
в случае отсутствия раздражающего действия на органы зрения:
РТ= 1,
(9)
где Р^' — вероятность защиты, обеспечиваемой лицевой частью СИЗОД с учетом подсоса в зону глаз;
К^' — допустимое значение концентрации ТХВ при воздействии через органы зрения, г/м3;
К*' — коэффициент подсоса в зону глаз, %;
Сгр — значение пороговой концентрации, г/м3.
5. Определить эффективность использования конкретного образца СИЗОД для защиты человека. Она определяется вероятностью защиты изделия в целом:
где щ — доля населения, обеспечиваемая г-м образцом СИЗОД.
п — общее количество использующихся для защиты населения образцов СИЗОД;
В целом данное соотношение позволяет провести оценку эффективности одного из основных мероприятий по защите населения, а именно обеспечения населения СИЗОД.
Литература
ръ =РТр Р
дых.
(10)
где Ръ — вероятность защиты, обеспечиваемой СИЗОД в целом.
Исходя из значения вероятности защиты, обеспечиваемой изделием в целом, определяется класс эффективности защиты:
с низкой эффективностью защиты — менее 0.50;
со средней эффективностью защиты — от 0.51 до 0.74;
с высокой эффективностью защиты — от 0.75 до 0.94;
с особо высокой эффективностью защиты — не менее 0.95.
В случае использования для защиты населения в пределах зоны химического заражения не одного, а нескольких образцов СИЗОД, эффективность их использования определяется соотношением:
1. Основы государственной политики в области обеспечения химической и биологической безопасности Российской Федерации на период до 2010 года и на дальнейшую перспективу. 2003.
2. Системный анализ и принятие решений: Словарь-справочник / Под ред. В.Н. Волковой, В.Н. Козлова. М.: Высшая школа, 2004. С.601 — 604.
3. Батырев В.В. Основы противохимической защиты населения в чрезвычайных ситуациях: Монография. М.: Деловой экспресс, 2010.
4. Малышев В.П., Акимов В.А., Тронин С.Я. и др. Коллективные и индивидуальные средства защиты. Контроль защитных свойств. М.: Деловой экспресс, 2002.
5. Батырев В.В., Коробейникова А.В., Тронин С.Я. Методические рекомендации по выбору и применению фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания для защиты населения в чрезвычайных ситуациях. СПб.: ФГБОУ Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2011.
Сведения об авторе
Батырев Василий Васильевич: д.т.н., профессор, ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), главный научный сотрудник. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. Тел.: (499) 233-25-73.
Разработки ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ)
/23
Комплексная безопасность
человека
Допущено Министерством Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий в качестве учебного пособия для адъюнктов, аспирантов, студентов, курсантов и слушателей образовательных учреждений МЧС России
УДК 351.78(07)
ББК 68.903Я7
В75
Рецензенты:
А.А. Таранов, к.т.н., заместитель директора ДГЗ МЧС России.
С.А. Мельков, д.полит.н., заведующий кафедрой государственного и муниципального управления ФГОУ ВПО «Академия гражданской защиты мЧс России».
Воробьев ЮЛ., Акимов В.А., Соколов Ю.И. Комплексная безопасность человека: Учебное пособие; МЧС России. М: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ),
2011.360 с.: ил.
ISBN 978-5-93970-051-1
В учебном пособии изложен материал, отражающий вопросы комплексной безопасности человека в условиях существования различных угроз и опасностей в современном мире. Безопасность тесно связана со всеми сторонами жизни человека и общества, коренной задачей которой является обеспечение существования и развития человечества.
В пособии раскрыто понятие «безопасность» и отражены вопросы обеспечения безопасности, в том числе в чрезвычайных ситуациях.
Отдельная глава пособия посвящена вопросам сущности и содержания национальной безопасности Российской Федерации и доктрин национальной безопасности ряда зарубежных стран. Большой раздел пособия посвящен раскрытию вопросов безопасности личности, общества и государства на современном этапе. В пособии рассмотрена тема международной безопасности, включая отражение вопросов безопасности человека в условиях существования и развития глобальных проблем человечества. В отдельном разделе пособия анализируется проблема безопасности человека в условиях глобального изменения климата.
Данное учебное пособие адресовано слушателям учебных заведений МЧС России, работникам органов управления гражданской обороны и спасательным службам всех уровней, а также широкому кругу лиц, интересующихся вопросами безопасности человека в современном мире.
Содержание
Предисловие. Введение.
Глава 1. Понятие «безопасность».
1.1. Анализ термина «безопасность».
1.2. Ретроспектива понятия «безопасность».
1.3. Взаимосвязь понятий в сфере безопасности.
1.4. Безопасность как социальное явление.
1.5. Теория рисков в оценке безопасности. Учебные вопросы.
Глава 2. Вопросы безопасности в нормативных правовых документах Российской Федерации.
2.1. Конституция Российской Федерации — нормативная правовая основа безопасности личности, общества и государства.
2.2. Закон Российской Федерации «О безопасности»
2.3. Использование понятия «безопасность» в нормативных правовых актах Российской Федерации.
2.4. Правовые основы обеспечения безопасности в чрезвычайных ситуациях.
Учебные вопросы.
Глава 3. Сущность и содержание национальной безопасности.
3.1. Анализ понятия «национальная безопасность».
3.2. Стратегия национальной безопасности Российской Федерации.
3.3. Обеспечение безопасности через устойчивое развитие.
3.4. Современные зарубежные доктрины национальной безопасности.
Учебные вопросы.
Глава 4. Безопасность человека.
4.1. Понятия «человек» и «личность».
4.2. Безопасность личности.
4.3. ООН о безопасности человека.
4.4. Новые угрозы безопасности человека в современном обществе.
4.5. Угрозы безопасности человека, создаваемые глобализацией.
4.6. Безопасность человека при чрезвычайных ситуациях.
Учебные вопросы.
Глава 5. Безопасность общества.
5.1. Понятие «общество».
5.2. Гражданское общество.
5.3. Риски современного общества.
5.4. Безопасность российского общества. на современном этапе.
5.4.1. Угрозы и вызовы в сфере демографии.
5.4.2. Угрозы и вызовы в экономической сфере.
5.4.3. Угрозы и вызовы в сфере образования и науки.
5.4.4. Угрозы и вызовы в социальной сфере.
5.4.5. Угрозы и вызовы в сфере коррупции. Учебные вопросы.
Глава 6. Безопасность государства.
6.1. Государство.
6.2. Общая характеристика российского государства.
6.3. Государственные интересы.
6.4. Государственная безопасность.
6.5. Нормативное правовое обеспечение различных видов безопасности Российской Федерации.
Учебные вопросы.
Глава 7. Международная безопасность.
7.1. Термин «международная безопасность».
7.2. Право международной безопасности.
7.3. Вопросы международной безопасности Российской Федерации.
7.4. Глобальная экологическая безопасность.
7.5. Глобальные бедствия и международная безопасность.
Учебные вопросы.
Глава 8. Безопасность человека в условиях изменения климата.
8.1. Изменение климата как глобальная проблема современности.
8.2. Причины изменения климата.
8.3. Изменение климата в России в XXI веке. Учебные вопросы.
Заключение. Литература.
Электронная версия книги в формате PDF
http://elibrary.ru/item.asp?id=17085396
