Техногенные и социальные риски современной цивилизации

1. В.М.Жуковский Техногенные и социальные риски современной цивилизации Производство Социум Человечество БИОСФЕРА

2. Логика Природы и Человек разумный «Непостижимость мирозданья Дает нам веру и оплот И, словно в первый день созданья, Торжественен вселенной ход» И.В. Гете «Природа коварна, но не злонамеренна» А. Эйнштейн Современная цивилизация – из ХХ в. → в век XXI Характерные признаки нашего периода – экспоненциальные законы роста: ·       населения Земли; ·       потребностей населения; ·       производства, удовлетворяющего эти потребности; ·       расходования естественных природных ресурсов; ·развития техники и науки, обеспечивающих темпы роста производства; ·       антропогенных загрязнений биосферы и нарушенийбиосферных процессов  Надежды на развитие природно-техногенной сферы в интересах человека и общества сулили АЭ, ракетно-космическая техника, электроника, вычислительная техника, глобальные коммуникационные и информационные системы, робототехника, биотехнологии и генная инженерия.

3. Нам казалось … Интенсивное развитие науки и НТП позволят к концу XX в. решить глобальные проблемы человечества: ·обеспечение теплом и энергией; ·продовольствием и жильем; ·поднять уровень медицинского и социального обслуживания; ·обеспечитькультурное развитие и образование; ·обеспечитьсохранение и улучшение состояния окружающей среды; ·поддержание личной, коллективной и национальной безопасности. К сожалению, большинство оптимистических прогнозов развития цивилизации не оправдались.Фантастический взлет техники за историческое мгновение длиной в человеческую жизнь неузнаваемо изменил само понимание мира. Но этот же взлет техники поставил человечествона грань самоуничтожения. Нас предупреждали: В.И. Вернадский Н.Н. Моисеев В.А. Коптюг

4. В.И. Вернадский (1904):Биосфера. Роль живого. Человек превратился в основную геолого-образующую силу планеты. ·Чтобы сохранить себя в биосфере, человеку придется взять ответственность не только за судьбы общества, но и биосферы в целом, за грядущее. Мысли классиков Н.Н. Моисеев:«Природа, т.е. весь окружающий нас мир, наполненный живым веществом, который мы называем биосферой, имеет собственную логику развития, и ничто живое не способно, нарушая его логику, сохранить себя, ибо оно само – порождение этого мира, возникшее в силу ему присущей логики. И мы, люди, также являемся частицей этого мира, мы тоже порождены этой логикой, которую мы чаще всего именуем законами развития, хотя сами законы – еще не логика, а лишь ее отдельные элементы. И мы тоже существуем, следуя этим законам. И горе нам, если мы нарушаем логику мироздания и действуем вопреки ей, если мы стремимся покорять Природу, т.е. выстраивать собственную логику, отличную от логики Природы, и стараемся следовать ей…» В.А. Коптюг: «Необходимо обеспечить взвешенный баланс проблемной триады: проблемы социальные, экономические, экологические».Неизвестная цитата из К. Маркса: «Чем отличается человек от животных? Животное хочет то, что ему необходимо, а человек стремится к тому, чего хочет». Казалось, из кровопролитных революций, двух мировых войн с применением, в том числе, оружие массового поражения (химического, бактериологического, атомного) человечество извлечет уроки...

5. УВЫ – ЭТО НЕ ТАК ! ·По всему земному шару постоянно продолжаются локальные и региональные военные конфликты, пышным цветом расцвел терроризм. ·Регулярно происходят крупные техногенные катастрофы на химических и ядерных объектах, транспортных и технологических комплексах. ·В ряде случаев они совмещаются (или инициируются «эффект домино») с разрушительными стихийными бедствиями. ·Следствие – десятки миллионов загубленных человеческих жизней, сотни миллионов человек, получивших травмы и увечья, опустошение обширных территорий, сопоставимых с территориями крупных государств, необратимые глобальные нарушения в биосфере планеты. Человечество задумывается:Глобальный экологический кризис? Что может человек разумный? Что может Коллективный Разум? ·XX в – «век вызова и век предупреждения». ·XXI в – «век свершений», каков будет ответ? ·Необходимость выработки принципиально новой стратегии развития цивилизации. ·Рио де-Жанейро (1992) – Йоханнесбург (2002). “Sustainable development” – “Устойчивое развитие”? Панацея от всех бед? Концепция, декларация или очередная утопия? ·Возможна ли коэволюция цивилизации и биосферы – развитие, согласованное с состоянием и законами Природы, с сохранением устойчивого равновесия потоков m, Е, I?

6. Она не сводится: Стратегия развития цивилизации ·К простой координации усилий ученых, инженеров, специалистов-управленцев на международном, национальном, региональном или отраслевом уровне. ·К выработке единых стратегических и тактических подходов развития техносферы с оценкой позитивных и негативных эффектов. ·Это не техническая проблема! ·Человек, среда его обитания и техносфера составляют единую неразрывную систему исключительной сложности, которая требует системного подхода, т.е. методологию научного познания и социальной практики, учитывающую сложность и целостность объекта (многоуровневое структурирование, внутренние и внешние взаимодействия, способность к эволюции, развитию, самоорганизации, преодолению внутренних напряжений в точках бифуркации). ·Проблему можно сформулировать и, возможно, грамотно решать только при участии экологов, экономистов, обществоведов и гуманитариев. ·В XXI веке придется рисковать, но рисковать осмысленно. «Возьмемся за руки, друзья, чтоб не пропасть поодиночке!» (Б. Окуджава).

7. Безопасность и проблема рисков На любом производстве имеется инженер по ТБ, а все работающие знакомятся с правилами по ТБ. Устраняет ли это техногенные риски? Увы, нет! Безопасность– это защищенность человека и биосферы от вредных воздействий техносферы и опасных последствий антропогенной деятельности. Задача– создание технологий на новых принципах, с внутренне присущей им безопасностью, способных уменьшить последствия ошибочных действий человека – пресловутый человеческий фактор. Оператор может ошибиться! «Нулевой»рисквозможен лишь в системах, лишенных запасенной энергии. Рост концентрации энергонасыщенных предприятий и военного потенциала на Земле увеличивает вероятность аварий и взрывоопасных ситуаций. «Многие достижения НТП, помогая решать материальные и социальные проблемы, привносят в мир и новые трудности, и опасности» (акад. В.А. Легасов) Увеличение энергоемкости и срока эксплуатации сложных объектов▬►возрастание вероятности и частоты аварий▬►смена концепции «абсолютной безопасности» на современную методологию «приемлемого риска». 4-й блок ЧАЭС после взрыва

8. Приемлемый риск Методология «приемлемого риска»60-80-е гг. (Мэрилендский университет США). Постулат:Обеспечение нулевого риска (т.е. достижене абсолютной безопасности) – не возможно. Следствие:Для всех видов деятельности необходимо стремиться к достижению такого уровня риска, который можно рассматривать как приемлемый. Приемлемостьопределяется экономическими и социальными соображениями. Уровень рискаRпри эксплуатации промышленного предприятияявляется приемлемым, если его величина (вероятность реализации или возможный при этом ущерб) настолько незначительна, что ради получаемой выгоды в виде производимой продукции человек или общество в целом готово пойти на этот риск. Обеспечение безопасностисводится не к полному устранению риска, а к его уменьшению до некоторого значения, приемлемого обществом в целом и/или отдельными его членами. Признание цены риска:нравственно или безнравственно? Две точки зрения: 1. Создание и эксплуатация объектов с приемлемым уровнем риска, само по себе аморально»; «термин «приемлемый» риск можно трактовать, как право конструктора планировать на промышленных объектах (которые он разрабатывает) аварии с риском ниже «приемлемого». Резон в этом есть. 2. Куда аморальнее вводить самих себя в заблуждение упованием на недостижимую на практике «абсолютную» безопасность.

9. Концепция нормирования безопасности путем задания уровня риска Нормативный документ ИСО/МЭК 51:«Руководящие положения по включению аспектов безопасности в стандарты». Суть концепции нормирования безопасностипутем задания уровня риска: ·с повышением технической сложности роль контроля безопасности возрастает; ·абсолютная безопасность не может быть обеспечена, объект может быть только относительно безопасен; ·требования к уровню безопасности формируются на основе «приемлемого риска», связаны с социально-экономическим состоянием общества и являются производными этого состояния; ·определение риска осуществляется путем выявления различных факторов, влияющих на безопасность, и их количественной оценки; ·риск не должен превышать уровня, достигнутого для сложных технических объектов с учетом природных воздействий; ·риск должен быть снижен настолько, насколько это практически достижимо в рамках соответствующих ограничений (принцип ALAP – As Low As Possible);не должно быть составляющих риска, резко превышающих другие (аналог принципа равнонадежности, применяемого при обеспечении надежности изделий).

10. ·Индивидуальное отношение к возможности управления риском. Индивидуум полагает более приемлемым «управляемый» им риск при автомобильных гонках, чем вынужденный риск соседства с его домом опасного технического объекта. ·Возможные масштабы последствий. Население отрицательно относится к риску гибели 100 человек в одной авиакатастрофе, но принимает риск, связанный с 36 тыс. смертельных случаев в год, обеспечиваемых автотранспортом (т.н. «критерий Л.Н. Толстого» X: W=M·S·X). ·Привычность риска. Например, привычные риски получения травмы при работе с электроприборами без заземления воспринимаются легче по сравнению с неизвестными рисками в результате работы удаленного ядерного реактора. ·Распределение риска. Например, источник опасности (ТЭЦ, работающая на угле) обеспечивает выгоды обществу в целом, а риск приходится на людей, живущих вблизи источника опасности. ·Проблема выбора.Исходная посылка – человек как «потребитель» безопасности стремится к достижению максимально возможного уровня безопасности. Критерий безопасности – условие минимизации общего риска смертности (RΣ) и максимизации средней продолжительности предстоящей жизни (TL.E.). Наибольший уровень безопасности (т.е. наибольшая величина TL.E. или наименьший RΣ) достигнут в наиболее промышленно развитых странах. Критерии задания уровня рисков

11. Восприятие рисков Пусть: P – вероятность возможного события; Σ – ущерб, связанный с этим событием; R – величина риска от ожидаемого события. Экосистема (триада): волки, зайцы, трава. Варианты безопасности. Другая триада: человек, город, страна …

12. Как оценить приемлемый уровеньR max? Пример: как максимальный приемлемый выбран риск R=2,9·10-5, т.е. (1:35000). Это – типичный для США уровень смертности вследствие утопления или разрушительного воздействия торнадо. Очевидно, положение границы с координатой R по конкретным рискам определяется экспертами в соответствии с экономическим и социально-политическим состоянием общества. Так, в Нидерландах принят Закон (1985), согласно которому вероятность смерти более 10-6 в течение года для индивидуума от опасностей, связанных с техносферой, считается недопустимой. Всю совокупность рисков можно разделить на две группы: Социально-экономический рискRс.э.– снижение безопасности обусловлено пониженным качеством среды обитания человека из-за недостаточного уровня развития экономики и несовершенства социальных структур. Rс.э. ≡ Rс.э. (C│M,F,S,P...).ЗдесьС– материальные ресурсы общества, характеризующие уровень развития экономики. Они складываются из:М– материального уровня жизни;F– уровня питания;S– уровня сервиса,P– уровня медицинского обслуживания и др. показателей социально-экономического развития.

13. Продолжаем выбирать Техногенный рискRTech – результат развития науки и техники, обусловленный потребностью экономики. RTech ≡ RTech (DZ│Z).ЗдесьZ – уровень опасности, DZ = IZC–экономические затраты на создание и эксплуатацию технических систем безопасности, а IZ –доля таких затрат из общих ресурсов общества C. Тогда общий риск может быть представлен в виде суммы двух групп рисков: RΣ (C│M,F,S,P...,Z) = Rс.э. (C–IZC│M,F,S,P...) + RTech (IZC│Z) Человек обладает свободой выбора. Между безопасностью и качеством жизни существует определенная конкуренция: ·можно улучшить качество жизни, но при этом снизится безопасность (техногенная, военная) ↑ RTech; ·предпочтения отданы достижению максимально возможного ↓ RTech – общество сознательно идет на определенное снижение качества жизни, т.е. ↑ Rс.э. – этот случай может реализоваться, например, в военное время. Экономические возможности общества не безграничны, а законы сохранения нельзя обмануть. Всегда приходится «по одежке протягивать ножки».

14. Модель управления безопасностью

15. Ожидаемая продолжительность жизни Оптимизация затрат DZ на снижение техногенного риска RTech: (1- RΣ , 2- Rс.э. , 3- RTech ); ? - точка минимума RΣ; (І, ІІ, ІІІ) – соответственно области: недостаточных, оптимальных и избыточных затрат DZ = IZC.

16. Увеличение затрат на снижение↓ RTechоправдано только до некоторого оптимального уровня, определяемого экономическим состоянием общества. Избыточные расходы на↓ RTechприводят к прямо противоположному результату за счет недофинансирования социальной сферы. Множественность техногенных рисков Если главным риском оказывается риск внешнего вторжения, то основные средства вкладываются в оборону. Что при этом происходит с социальной сферой, пояснений не требует. Наш народ это знает не понаслышке. Именно так мы победили в ВОВ, именно так был создан ракетно-ядерный щит страны в период холодной войны, именно поэтому нам не хватало средств не только на снижениеRс.э.,но иRTech. Наибольший неоцененный риск – надвигающийся глобальный антропогенный кризис, имеющий системный характер, и ведущий к радикальной перестройке биосферы в целом. Красивые термины «коэволюция», «устойчивое развитие» сами по себе ничего не решают. При определении путей развития цивилизации человечество столкнется (уже столкнулось) с проблемой совершенствования самого человека, и еще вопрос, сумеет ли оно их решить… Но это другая тема. «Веер» техногенных рисков.

17. Мониторинг окружающей среды

18. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ – блок-схема УРОВНИ КОНТРОЛЯ:Импактный (И), Региональный (Р), Фоновый (Ф)

19. Классы приоритетности загрязняющих веществпо системе ГСМОС

20. ТОКСИЧНОСТЬ И ДОЗЫ Среднесмертельные (летальные) дозы: LCt100 илиLCt50 – при ингаляционном отравлении, С – конц. паров или аэрозоля (в мг/м3); t – время вдыхания (мин). LD100или LD50 (ЛД100 или ЛД50) – др. виды воздействия, D – мг токсиканта на 1 кг живой массы. Пороговые дозы: PCt10 (ингаляция), PD50 (ПД50) – (другое) К- конц., У- уровни, В- выбросы, С- сбросы, П – поступление, ГП – годовое П. ПДК и ПДУ для промзоны и жилой зоны– разные.

21. ПДК в воздухе (в мг/м3) и водоемах (в мг/л) р.з. – рабочая зона, с.с. – ср. сут. в населенном месте, м.p. – максимальная разовая в населенном месте. Закон суммации:

22. Все ПДК устанавливаются в опытах над животными Одна из классификаций токсичности. Токсичность элемента – функция его хим. состояния в живой клетке. Токсичность Hg растет в ряду: Hg2Cl2, < HgCl2 < CH3Hg+ < (CH3)2Hg -алкилированные формы ртути лучше растворимы в крови и лимфе. МикробиологическийпутьAs:As2O3 [оксид мышьяка (III)] (СН3)3Аs [триметилмышьяк]. Аддитивность и Синергизм Биологическоое накопление токсикантов в пищевых цепях. Замещение элементов.

23. РИСКИ ПО ОТРАСЛЯМ

24. Канцерогенные риски на уровне ПДК Пожизненные канцерогенные риски от воздействия химических веществ при их поступлении на уровне ПДК Росгидромет контролирует ~ 70 загрязняющих веществ, а на большинстве постов – не более 5 - 10 токсичных примесей.Зачастую в воздухе не контролируется содержание приоритетных загрязнителей. В то же время чувствительность применяемых методов определения ряда загрязняющих веществ находится на уровне их ПДК.

25. Районы оцененных рисков в Свердловской области

26. Загрязнения атмосферного воздуха

27. Индивидуальные годовые риски смерти

28. Индивидуальные годовые риски смерти для населения России. среднее за 1996 -1998 гг Распределение смертельных исходов по видам заболеваний и их причинам

29. Суперэкотоксиканты Неорганические Органические Стойкие органические загрязнители (СОЗ) Тяжелые металлы «Грязная тройка» Ртуть Свинец Кадмий Хлорорганические пестициды Полихлорированные бифенилы Полициклические ароматические углеводороды Полихлорированные дибензодиоксины Полихлорированные дибензофураны и т.д.

30. Допустимые суточные дозы (ДСД) потребления человеком стойких органических загрязнителей(СОЗ) (по данным ВОЗ) Период полураспада в почве >1,5 лет Для ДДТ и дильдрина – 15-20 лет Во взвесях российских рек концентрации ДДТ и ПХБ 26,6 и 2,75 мкг/г сухой массы соответственно В Белом море в тканях тюленей: ДДТ – 260 – 6400 мкг/кг Эндрина 1,3 – 56 мкг/кг Мирекса 11- 191 мкг/кг Токсафена 380 – 930 мкг/кг

31. Рыбоядные птицы Мелкая рыба Зоопланктон Фитопланктон Вода Хлорорганические пестициды ДДТ (Дихлордифенилтрихлорэтан) Начато производство в СССР с 1946 г В 1970 году исключен из списка пестицидов. Разрешенных к применению на территории СССР, но даже в 1980г произведено 0,3 тыс.тонн ДДТ Основные поставщики ДДТ: рыбные, мясные, молочные продукты, мед и продукты пчеловодства ДДТ, мкг/г 22 – 26 1 – 2 0,1 – 0, 9 0,01 – 0,04 0,5 – 0,0001 Биоконцентрирование ДДТ в пищевой цепи

32. Хлорорганические пестициды Значения гигиенических нормативов для ДДТ Озеро Мичиган (США) Донный ил – 0,014 мг/кг Ракообразные – 0,41 мг/кг Рыбы – 3-6 мг/кг Жировая ткань чаек - >200 мг/кг

33. Полихлорированные бифенилы (ПХБ) Общее количество произведенных в мире ПХБ – около 1,5 млн.тонн Диэлектрические жидкости для трансформаторов и конденсаторов Совол и Совтол Пластификаторы при производстве лаков и полимерных материалов, смазок и фунгицидов для защиты древесины В настоящее время в эксплуатации и в резерве находится более 200000 трансформаторов и конденсаторов, содержащих 18000 тонн ПХБ • Свойства: • Стабильность по отношению к внешним воздействиям • Высокая температура разложения • Фотоустойчивость • Трудно метаболизируют в природных средах • Начиная с тетра- и пентахлорзамещенных не поддаются биологическомуразложению Салака в Балтийском море содержит до 2,1 мг/кг сырого веса ПХБ

34. Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) Основная опасность – канцерогенная и мутагенная активность Относительные коэффициенты токсичности (КТ) ПАУ ПДК для бенз(а)пирена: Воздух населенных мест (среднесуточная) – 1 нг/м3 Поверхностные воды – 5 нг/л Сухая почва – 20 мкг/кг Города, где размещены заводы по производству алюминия, металлургические комбинаты, крупные ТЭЦ Уровень загрязнения 6-15 нг/м3 в атмосферном воздухе Большинство промышленных центров России 2-3 нг/м3

35. Полихлорированныедиоксины (ПХДД) и дибензофураны (ПХДФ) Максимальная токсичность – 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин Средние концентрации ПХДД/ПХДФ в природных средах Установленная ВОЗ суточная доза для человека 1-4 пг/кг В России эта величина составляет 10 пкг/кг

36. Пути поступления диоксинов в организм человека

37. Диапазоны концентраций СОЗ, определяемых различными методами

38. Выбор хроматографического метода

39. Пределы обнаружения диоксиновметодом хромато-масс-спектрометрии (различные матрицы) Нормы по содержанию диоксинов в питьевой воде на 1988 год: СССР – 30 нг/л; США – 0,013 пг/л, Италия – 0,05 пг/л, Германия – 0,01 пг/л В настоящее время в России – норма 20 пг/л, но существуют не более 3-4 лабораторий, которые могут выполнить определение диоксинов на этом уровне г.Суздаль, Владимирская область Атмосферный воздух- 0,024 пг/м3(ПДК=0,5пг/м3); почва – 0,026 нг/кг(ПДК=0,33 нг/кг); грудное молоко – 13,46 нг/кг (ПДК=5,2 нг/кг)

40. Неорганические суперэкотоксиканты - ртуть В организме взрослого человека содержится 13 мг ртути (210-5%). Около 70% ртути сосредоточено в жировой и мышечной ткани. «Болезнь сумасшедшего шляпочника» Болезнь Миномата Блокатор –SH групп белковых молекул Биологический период полувыведения ртути из человеческого организма составляет 70-80 суток Средние концентрации метилртути (мг/кг) в мышечной ткани различных видов рыб

41. Неорганические суперэкотоксиканты - Свинец • С пищей, водой и атмосферным воздухом человек поглощает ежесуточно до 100 мкг свинца. • Свинец депонируется в скелете (до 90%) в форме труднорастворимого среднего фосфата. Это приводит к повышению хрупкости костей и их искривлению. • Свинец очень медленно выводится из организма. Содержание свинца в организме у современного городского жителя в 500 раз больше, чем у первобытного человека. • Источники загрязнения окружающей среды свинцом: • А) Этилированный бензин • Б) Тепловые электростанции - ТЭЦ, потебляющая в сутки 5000 т угля, выбрасывает в воздух за год около 21 т соединений свинца. Для урбанизированных районов Европы и Северной Америки концентрация свинца в атмосфере составляет 120-2700 нг/м3

42. Пределы обнаружения некоторых токсичных элементов методом ИСП-АЭС и верхние границы линейности градуировочных графиков для проб воды (мг/л)

43. Пределы обнаружения и оптимальные концентрационные диапазоны при определении токсичных металлов методом ААС с атомизацией в пламени, мг/л (табл.1) и с электротермической атомизацией (табл.2) Табл. 1 Табл. 2

44. Схема определения форм существования металлов в природной воде с применением ионообменников

45. Экология в картинках 1 Итак, вопрос 1: выбрались мы из кризиса, или нет? Вопрос 2: это был наш кризис, или их? Вопрос 3: теперь мы среда, сообщество, содружество или…? - Слышал, теперь нас будут охранять! - Не слишком ли поздно? • Извините, но лошадь сможет потянуть • лишь одного из Вас!

46. Экология в картинках 2 - По гроб жизни Люблю природу - С тех пор как мы перешли к новому образу жизни, У нас никаких проблем с экологией ! - Без паники! У нас еще время выработать идеологию выживания или научиться летать!

47. Пусть всегда будет Солнце !