І. М. Берешко, О.В. Бетін, В.Ю. Колосков
Екологія та БЖД
Навчальний посібник
Харків «ХАІ» 2009
УДК
Екологія та БЖД : навч. посіб. / І. М. Берешко, О.В. Бетін, В.Ю. Колосков – Х. : Нац. аерокосм. ун-т «Харк. авіац. ін‑т», 2009. – с.
Іл. Бібліогр.: назв
Рецензенти:
© Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського
«Харківський авіаційний інститут», 2009 р.
ВВЕДЕНИЕ
Безопасность жизнедеятельности (БЖД) — комплексная дисциплина, изучающая возможности обеспечения безопасности человека применительно к любому виду человеческой деятельности.
Основная цель безопасности жизнедеятельности как науки — защита человека от негативных воздействий антропогенного и естественного происхождения и достижение комфортных условий жизнедеятельности.
В жизненном цикле человек и окружающая его среда обитания образуют постоянно действующую систему «человек — среда обитания».
Среда обитания — окружающая человека среда, обусловленная в данный момент совокупностью факторов (физических, химических, биологических, социальных), способных оказывать прямое или косвенное, немедленное или отдаленное воздействие на деятельность человека, его здоровье и потомство.
На протяжении многих тысячелетий средой обитания человека была биосфера.
По определению, биосфера — это область распространения жизни на Земле, включающая нижний слой атмосферы, гидросферу и верхний слой литосферы, не испытавших техногенного воздействия.
Негативные воздействия, присущие среде обитания, существуют столько, сколько существует Мир. Источниками естественных негативных воздействий являются стихийные явления в биосфере: изменения климата, грозы, землетрясения и т.п.
Постоянная борьба за свое существование вынуждала человека находить и совершенствовать средства защиты от естественных негативных воздействий среды обитания. К сожалению, появление жилища, применение огня и других средств защиты, совершенствование способов получения пищи — все это не только защищало человека от естественных негативных воздействий, но и влияло на среду обитания.
Психология человека и окружающая среда
... -объектный тип взаимодействия между человеком и окружающей средой как компонентами системы "человек – окружающая среда", когда человек выступает в роли объекта, принимающего воздействие со стороны объектных (физико ... среды (пространственно-географической, социальной, культурной), органично включенной в жизнедеятельность человека и служащей важным фактором регуляции его поведения и социального взаимо ...
На протяжении многих веков среда обитания человека медленно изменяла свой облик и, как следствие, мало менялись виды и уровни негативных воздействий. Так продолжалось до середины XIX в. — начала активного роста воздействия человека на среду обитания. В XX в. на Земле возникли зоны повышенного загрязнения биосферы, что привело к частичной, а в ряде случаев и к полной региональной деградации биосферы. Этим изменениям во многом способствовали:
· высокие темпы роста численности населения на Земле (демографический взрыв) и его урбанизация;
· рост потребления и концентрация энергетических ресурсов;
· интенсивное развитие промышленного и сельскохозяйственного производства:
· массовое использование транспортных средств;
· рост затрат на военные цели и ряд других процессов.
В результате этих изменений во многих регионах нашей планеты разрушена биосфера и созван новый тин среды обитания – техносфера — регион биосферы, преобразованный людьми с помощью прямого или косвенного воздействия технических средств, с целью наилучшего соответствия своим материальным и социально-экономическим потребностям.
Регион — территория, обладающая общими характеристиками состояния биосферы или техносферы.
Создавая техносферу, человек стремился к повышению комфортности среды обитания, к росту коммуникабельности, к обеспечению защиты от естественных негативных воздействии. Все это благоприятно отразилось на условиях жизни и в совокупности с другими факторами (улучшение медицинского обслуживания и др.) сказалось на продолжительности жизни людей:
Век Продолжительность жизни человека,
Лет
Медный, бронзовый, железный 30
К началу XIX в. 35…40
В конце XX в. 60…63
Однако созданная руками и разумом человека техносфера, призванная максимально удовлетворять его потребности в комфорте и безопасности, не оправдала во многом надежды людей. Появившиеся производственная и городская среды оказались далеки по уровню безопасности и экологичности от допустимых требований.
Активная техногенная деятельность человека привела к тому, что биосфера во многих регионах нишей планеты стала активно замещаться техносферой. В наибольшей степени экосистемы разрушены в развитых странах — в Европе, Северной Америке. Японии. Здесь естественные экосистемы сохранились в основном на небольших площадях, они представляют собой небольшие пятна биосферы, окруженные со всех сторон нарушенными деятельностью человека территориями, и поэтому подвержены сильному техносферному давлению.
Человек и окружающая его среда (природная, производственная, бытовая и др.) в процессе жизнедеятельности постоянно взаимодействуют друг с другом. Взаимодействие человека со средой обитания может быть позитивным и негативным, характер взаимодействия определяют потоки веществ, энергий и информации. При этом человек и окружающая среда гармонично взаимодействуют и развиваются лишь в условиях, когда эти потоки находятся в пределах, благоприятно воспринимаемых человеком и природной средой. Любое превышение привычных уровней потоков веществ, энергий и информации сопровождается негативными воздействиями на человека и/или природную среду.
Необходимым условием существования человеческого общества является деятельность. Формы деятельности многообразны. Они охватывают практические, интеллектуальные и духовные процессы, протекающие в быту, общественной, культурной, производственной, научной и других сферах жизни.
Основные показатели деятельности педагога (глазами учащихся 9–11 классов)
... к учителю. Максимальная сумма баллов – 75, она свидетельствует о высокой оценке учеником деятельности учителя.
Все действия человека и все компоненты среды обитания, прежде всего технические среде за и технологии, кроме позитивных свойств, обладают способностью генерировать травмирующие и вредные факторы. При этом любое новое позитивное действие неизбежно сопровождается возникновением новых негативных факторов. То есть человеческая практики дает основания для утверждения о том, что любая деятельность потенциально опасна (так называемая «аксиома о потенциальной опасности деятельности»).
Аксиома о потенциальной опасности любой деятельности положена в основу научной проблемы обеспечения безопасности человек. Эта аксиома имеет, по меньшей мере, два важных вывода, необходимых для формирования систем безопасности: невозможность разработать (найти) абсолютно безопасный вид деятельности человека (например, рассматривая производственную деятельность человека, невозможно создать абсолютно безопасную технику или технологический процесс); ни один вид деятельности не может обеспечить абсолютную безопасность для человека (нулевых рисков не бывает).
Статья 3 «Всеобщей декларации прав человека» гласит: «Каждый человек имеет право на жизнь, на свободу и на личную неприкосновенность» Без знания БЖД невозможно в полной мере воспользоваться этим правом.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
1.1. Опасность. Основные понятия и определения
Модель процесса деятельности в наиболее общем виде можно представить состоящей из двух элементов (рис. 1.1): человек и среда, имеющих прямые и обратные связи. При этом среда может быть производственной, бытовой, окружающей природной и т.д.
Рис. 1.1. Модель процесса деятельности человека
Так как мы изучаем вопросы обеспечения безопасности при производстве и эксплуатации аэрокосмических летательных аппаратов (самолетов, вертолетов, космических ЛА) и их систем (управления, радионавигационных, жизнеобеспечения и др.), то рассмотрению будут подлежать вопросы обеспечения безопасности человека при конкретизации понятия «среда» как:
· летательные аппараты (ЛА) и их системы (самолет, вертолет, космический ЛА);
· производство аэрокосмических ЛА и их систем;
· окружающая среда при воздействии на нее аэрокосмических летательных аппаратов или влияние производства ЛА;
· чрезвычайные ситуации, возникающие в процессе производства или эксплуатации летательных аппаратов, техногенные катастрофы и др.
Обратные связи системы «человек — среда» обусловлены всеобщим законом реактивности материального мира. Система «человек — среда» является двух целевой. Одна цель состоит в достижении определенного эффекта, вторая — в исключении нежелательных последствий.
К нежелательным последствиям относятся: ущерб здоровья и жизни человека, пожары, аварии, катастрофы и т. д. Явления, воздействия и другие процессы, вызывающие эти нежелательные последствия, называются опасностями.
Мотивация профессиональной деятельности
... процесса и результата труда 7. Возможность наиболее полной самореализации именно в данной деятельности Обработка: Подсчитываются показатели внутренней мотивации (ВМ), внешней положительной (ВПМ) и внешней отрицательной ... Инструкция: «Прочитайте нижеперечисленные побуждения в профессиональной деятельности и дайте оценку их значимости для вас по пятибалльной шкале». В очень ...
То есть опасность — негативное свойство живой и неживой материи, способное причинять ущерб самой материи: людям, природной среде, материальным ценностям. Данное определение опасности в БЖД поглощает существующие стандартные понятия (опасные, вредные производственные факторы, поражающие факторы), являясь более объемным. Опасность постоянно присутствует в окружающей среде.
Источник опасности — это явление, откуда может проистекать опасность. Явление включает все, что может предстать перед нашим взором или в мыслях. Источниками опасностей являются естественные процессы и явления, техногенная среда и действия людей.
Опасности реализуются в виде энергии, вещества и информации, они существуют в пространстве и во времени. Для опасностей характерны следующие признаки: угроза жизни; ущерб здоровью; затруднение функционирование органов человека.
Понятие «опасность» включает степень незащищенности при наличии источника опасности. Соответствующими предупредительными мерами опасность или степень незащищенности можно уменьшить. Например, изоляция электрического провода или установка кожуха на движущиеся части машины уменьшает степень незащищенности, несмотря на наличие источника опасности. Полное отсутствие опасности — это такое идеальное состояние, которое крайне редко может быть реализовано. Поэтому безопасность как противоположность опасности – это, скорее всего вопрос и содержание защиты от опасности.
Опасность хранят все системы, имеющие энергию, химически или биологически активные компоненты и др.
Существует несколько способов классификации опасностей:
— по природе происхождения:
• природные;
• технические;
• антропогенные;
• экологические;
• смешанные.
— по локализации, связанные с:
• литосферой;
• гидросферой;
• атмосферой;
• космосом.
— по вызываемым последствиям:
• утомление;
• заболевание;
• травма,
• летальный исход и др.
— по влиянию на человека:
• опасные и вредные производственные факторы;
• поражающие факторы — «крайние формы» воздействия факторов опасности на человека, характеризующиеся существенными неблагоприятными последствиями для общества, массовые поражения людей.
Согласно официальному стандарту опасности делятся на физические, химические, биологические и психофизические.
Физические опасности: повышенная или пониженная температура воздуха; высокие влажность и скорость движения воздуха; повышенные уровни шума, вибраций, ультразвука и различных излучений — тепловых, ионизирующих, инфракрасных и др.; запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; недостаточная освещенность рабочих мест, проходов и проездов; повышенная яркость света и пульсация светового потока; движущиеся машины и механизмы; различные транспортно-подъемные устройства и перемещаемые грузы; незащищенные подвижные элементы производственного оборудования (приводные и передаточные механизмы, режущие инструменты, вращающиеся и перемещающиеся приспособления и др.); отлетающие частицы обрабатываемого материала и инструмента; электрический ток; повышенная температура поверхностей оборудования и обрабатываемых материалов и т. д.
Химические опасности в зависимости от их возникновения на производстве и во время эксплуатации ЛА бывают такими: продукты горения и пиролиза, продукты метаболизма и бытовые газы, выделения из синтетических материалов, вредные вещества, применяемые или продуцируемые в процессе производства и др. По характеру действия на организм человека подразделяются на следующие группы: обще-токсические, раздражающие, сенсибилизирующие (вызывающие аллергические заболевания), канцерогенные (вызывающие развитие опухолей), мутагенные (действующие на половые клетки организма).
В эту группу входят многочисленные пары и газы: пары бензола и толуола, оксид углерода, сернистый ангидрид, оксиды азота, аэрозоли свинца и др., токсичные пыли, образующиеся, например, при обработке резанием бериллия, свинцовистых бронз, латуней и некоторых пластмасс. Сюда относятся также агрессивные жидкости (кислоты, щелочи), которые могут причинить химические ожоги кожного покрова при соприкосновении с ним.
Биологические опасности: микроорганизмы (бактерии, вирусы и т. д.) и макро-организмы (растения и животные), воздействие которых на человека вызывает травмы или заболевания.
Психофизиологические опасности: физические перегрузки (статические и динамические); гиподинамия; нервно-эмоциональные нагрузки; умственное перенапряжение; переутомление: перенапряжение анализаторов (кожных, зрительных, слуховых и т.д.); монотонность труда; эмоциональные перенапряжения.
Источниками формирования опасностей в конкретной деятельности являются:
— сам человек как сложная система «организм — личность», в которой неблагоприятная для здоровья человека наследственность, физиологические ограничения возможностей организма психологические расстройства и антропометрические показатели человека бывают непригодны для реализации конкретной деятельности;
— процессы взаимодействия человека и элементов среды обитания.
1.2. Основные положения теории риска
Опасности, которые действуют на человека, должны быть численно оценены. При этом для различных опасностей (например, повреждение кожного покрова острыми краями заготовки или ухудшения здоровья вследствие влияния ионизирующего излучения) эта оценка должна быть сопоставимой. Такой величиной может служить риск. В.Маршалл дает такое определение: риск — это частота реализации опасностей.
Количественная оценка риска — это отношение числа тех или иных неблагоприятных последствий к их возможному числу за определенный период.
Пример. Определить риск гибели человека на производстве за год, если известно, что ежегодно погибает около n =14000 человек, а численность работающих составляет N = 140 млн. человек:
Значение риска от конкретной опасности можно получить из статистики несчастных случаев, случаев заболевания, случаев насильственных действий по отношению к членам общества за различные промежутки времени: смена, сутки, неделя, квартал, год.
Различают индивидуальный и социальный риск.
Индивидуальный риск характеризует опасность определенного вида или индивидуума.
Социальный (точнее, групповой) риск — это риск для группы людей. Социальный риск — это зависимость между частотой событий и числом пораженных при этом людей.
С точки зрения общества в целом интересно сравнение полученной величины со степенью риска обычных условий человеческой жизни, для того чтобы получить представление о приемлемом уровне риска и иметь основу для принятия соответствующих решений. Требование абсолютной безопасности, подкупающее своей гуманностью, может обернуться трагедией для людей потому, что обеспечить нулевой риск в действующих системах невозможно.
Поэтому более правильной будет концепция приемлемого (допустимого) риска. Суть концепции заключается в стремлении обеспечить такую безопасность, которую приемлет общество в данный период времени. Приемлемый риск сочетает в себе технические, экономические, социальные и политические аспекты и представляет некоторый компромисс между уровнем безопасности и возможностями ее достижения. Таким образом, должны рассматриваться все технические и социальные аспекты в их взаимосвязи.
В настоящее время сложилось представление о величинах приемлемого (допустимого) и неприемлемого рисков. Неприемлемый риск имеет вероятность реализации негативного воздействия более 
приемлемый — менее 
. При значениях риска от 
до 
принято различать переходную область значений рисков. Характерные значения риска естественной и принудительной смерти людей от воздействий условий жизни и деятельности приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Риск летального исхода в зависимости от условий жизни и деятельности человека
| Величина риска | Риск | Зона |
| 10-2 10-3 | Сердечно-сосудистые заболевания Злокачественные опухоли | Зона неприемлемого риска (R > 10-3) |
| 10-4 10-5 10-6 | Автомобильные аварии Несчастные случаи на производстве Аварии на железнодорожном транспорте Аварки на водном, воздушном транспорте Пожары и взрывы Проживание вблизи ТЭС (при нормальном режиме работы) | Переходная зона значений риска (10-6 <R< 10-3) |
| 10-7 10-8 | Все стихийные бедствия Проживание вблизи ТЭС (при нормальном режиме работы) | Зона приемлемого риска (R< 10-6) |
При уменьшении риска ниже уровня 10-6 в год общественность не выражает чрезмерной озабоченности, и поэтому редко предпринимаются специальные меры для снижения степени риска (мы не проводим свою жизнь в страхе погибнуть от удара молнии).
Основываясь на этой предпосылке, многие специалисты принимают величину 10-6 как тот уровень, к которому следует стремиться, устанавливая степень риска для технических объектов. Во многих странах эта величина закреплена в законодательном порядке. Пренебрежимо малым считается риск 10-8 в год.
Необходимо отметить, что оценку риска тех или иных событий можно производить только при наличии достаточного количества статистических данных. В противном случае данные будут не точны, так как здесь идет речь о так называемых «редких явлениях», к которым классический вероятностный подход не применим. Так. например, до чернобыльской аварии риск гибели в результате аварии на атомной электростанции оценивался в 2х 10-10 в год.
Использование риска в качестве единого индекса вреда при оценке действия различных негативных факторов на человека начинает в настоящее время применяться для обоснованного сравнения безопасности различных отраслей экономики и типов работ, аргументации социальных преимуществ и льгот для определенной категории лиц.
1.3. Оценка степени риска
При оценке степени риска используют системный анализ — совокупность методологических средств, используемых для подготовки и обеспечения решений по сложным проблемам, в данном случае, безопасности.
Система — это совокупность взаимосвязанных компонентов, взаимодействующих между собой таким образом, что достигается определенный результат (цель).
Под компонентами (элементами, составными частями) системы понимаются не только материальные объекты, но и отношения и связи. Любая исправная машина представляет пример технической системы. Система, одним из элементов которой является человек, называется эргатической. Примеры эргатической системы: «человек — машина», «человек — машина — окружающая среда» и т.п.
Принцип системности рассматривает явления в их взаимной связи, как целостный набор или комплекс. Например, такое системное явление как горение (пожар) возможно при наличии следующих компонентов: горючее вещество, окислитель, источник воспламенения. Исключая хотя бы один из названных компонентов, мы разрушаем систему.
Системы имеют качества, которых нет у элементов их образующих. Это важнейшее свойство систем, именуемое эмерджентностью, лежит, по существу, в основе анализа вообще и проблем безопасности, в частности.
Цель системного анализа безопасности состоит в том, чтобы выявить причины, влияющие на появление нежелательных событий (аварий, катастроф, пожаров, травм и т.п.) и разработать предупредительные мероприятия, уменьшающие вероятность их появления.
Указанная цель может быть достигнута путем построения «дерева причин и опасностей». Любая опасность реализуется, принося ущерб, благодаря какой-то причине или нескольким причинам. Предотвращение опасностей или защита от них базируется также на знании причин. Между реализованными опасностями и причинами существует причинно-следственная связь. Причины и опасности образуют иерархические, цепные структуры или системы. Графическое изображение таких зависимостей чем-то напоминает ветвящееся дерево. В зарубежной литературе, посвященной анализу безопасности объектов, используются такие термины как «дерево причин», «дерево отказов», «дерево опасностей», «дерево событий».
Построение «деревьев» является исключительно эффективной процедурой выявления причин различных нежелательных событий (аварий, травм, пожаров и т.д.).
Рассмотрим логическое «дерево опасностей» общего давления в кабине космического летательного аппарата (КЛА) (рис. 1.3).
На экипаж в аварийной ситуации может влиять как повышение, так и понижение общего давления. При этом, учитывая особенности среды, которая окружает КЛА. снижение давления является более вероятным событием. К тому же оно производит на экипаж отрицательное многокомпонентное влияние.
Основным источником повышения давления могут быть только емкости со сжатым газом, размещенные в кабине. Понижение давления возможно вследствие пробоя корпуса КЛА микрометеоритом или столкновение с другим небесным телом искусственного или природного происхождения.
При некачественном закрытии посадочных люков, а также при неправильном положении клапанов, которые обеспечивают перед запуском КЛА связь его внутреннего объема с внешней средой, возможен запуск КЛА с негерметическим жилым отсеком.
Рис. 13. «Дерево опасностей» общего давления космического летательного аппарата
Герметичность КЛА может нарушаться в случае повреждения иллюминаторов, что бывает при невнимательном перемещении внутри КЛА грузов большой массы.
Перечень опасностей можно было бы продолжить и дальше. Из рис. 1.3 видно, что графическое изображение опасностей, возникающих от общего давления, действительно имеет вид ветвящегося дерева.
Анализ безопасности может осуществляться априорно или апостериорно, т.е. до или после нежелательного события. В обоих случаях используемые методы могут быть прямыми и обратными.
При априорном анализе исследователь выбирает такие нежелательные события, которые являются потенциально возможными для данной системы, и пытается составить выбор различных ситуаций, которые могут привести к их появлению.
Апостериорный анализ выполняется после того, как нежелательные события уже произошли. Цель такого анализа -разработка рекомендаций на будущее.
Априорный и апостериорный анализы дополняют друг друга.
Прямой метод анализа состоит в изучении причин, чтобы предвидеть последствия.
При обратном методе анализируются последствия, чтобы определить причины, т.е. анализ начинается с венчающего события.
Конечная цель всегда одна — предотвращение нежелательных событий. Имея вероятность и частоту возникновения первичных событий, можно, двигаясь снизу вверх определить вероятность венчающего события. Основной проблемой при анализе безопасности является установление параметров или границ системы. Если система будет чрезмерно ограничена, то появляется возможность получения разрозненных несистематизированных предупредительных мер, т.е. некоторые опасные ситуации могут остаться без внимания.
С другой стороны, если рассматриваемая система слишком обширна, то результаты анализа могут оказаться крайне неопределенными.
Перед исследователями стоит вопрос также о том, до какого уровня следует вести анализ. Ответ на этот вопрос зависит от конкретных целей анализа. Общий же подход состоит в том, чтобы выявить события, на которые в данной конкретной ситуации можно влиять посредством предупредительных мер. В структуре общей теории безопасности принципы и методы играют этическую и методологическую роль и дают целостное представление о связях в рассматриваемой области знания.
1.4. Принципы, методы и средства обеспечения безопасности
В структуре общей теории безопасности принципы и методы играют значительную роль и дают целостное представление о связях в рассматриваемой области знания. Принципы, методы, средства — это логические этапы обеспечения безопасности. Выбор их зависит от конкретных условий деятельности, уровня опасности, стоимости и других критериев.
Принцип безопасности — это исходное положение обеспечения безопасности. Принципов много. Их можно классифицировать по нескольким признакам. Например, ориентирующие, технические, организационные, управленческие.
Ориентирующие: активности оператора, гуманизации деятельности, замены оператора, классификации, ликвидации опасности, системности, снижения опасности.
Технические: блокировки, вакуумирования. герметизации, защиты расстоянием, компрессии, прочности, слабого звена, флегматизации. экранирования.
Организационные: защита временем, информации, резервирования, несовместимости, нормирования, подбора кадров, последовательности, резервирования, эргономичности.
Управленческие: адекватности, контроля, обратной связи, ответственности, плановости, стимулирования, управления, эффективности.
Рассмотрим детальнее некоторые принципы.
Принцип нормирования заключается в установлении таких параметров, соблюдение которых обеспечивает защиту человека от соответствующей опасности. Например, предельно допустимая концентрация (ПДК), предельно допустимый уровень (ПДУ), нормы переноски и подъема тяжести, продолжительность трудовой деятельности и др.
Принцип слабого звена состоит в том, что в рассматриваемую систему (объект) в целях обеспечения безопасности вводится элемент, который устроен так, что воспринимает или реагирует на изменение соответствующего параметра, предотвращая опасное явление. Примеры реализации данного принципа: предохранительные клапаны, разрывные мембраны, защитное заземление, молниеотводы, предохранители и др.
Принцип информации заключается в передаче и усвоении персоналом сведений, выполнение которых обеспечивает соответствующий уровень безопасности, предупредительные надписи, маркировка оборудования и др.
Принцип классификации ( к а т е г о р и р о в а н и я ) состоит в делении объектов на классы и категории по признакам, связанным с опасностями. Примеры: санитарно-защитные зоны (5 классов), категории производств (помещений) по взрывопожарной опасности (А. Б. В. Г. Д) и др.
Для определения методов обеспечения безопасности дадим определение следующим понятиям:
Ноксосфера — пространство, в котором постоянно существуют или периодически возникают опасности.
Гомосфера — пространство (рабочая зона), где находится человек в процессе рассматриваемой деятельности.
Совмещение гомосферы и ноксосферы с позиции безопасности недопустимо, но это не всегда удается. Например, предположим, что есть частичное перекрытие гомосферы и ноксосферы (рис 1.4).
Рис. 1.4. Формирование области действия опасностей на человека
Тогда на основании анализа возможных опасностей и их последствий можно выявить общие закономерности, на базе которых сформулированы три наиболее общих метода защиты от опасностей:
I — Пространственное и (или) временное разделение гомосферы и ноксосферы. Это достигается средствами дистанционного управления, автоматизации, роботизации, специальной организации и др.
II — Нормализация параметров ноксосферы путем исключения или уменьшения количественных характеристик опасности. Это совокупность мероприятий, защищающих человека от шума, газа, пыли и пр. средствами коллективной защиты.
III — Адаптация человека к условиям ноксосферы и повышение его защищенности. Метод реализует возможности профессионального отбора, обучения, психологического воздействия, применения средств индивидуальной защиты.
В реальных условиях часто реализуется комбинация всех трех факторов.
Средства обеспечения безопасности делятся на средства коллективной (СКЗ) и индивидуальной защиты (СИЗ).
В свою очередь, СКЗ и СИЗ делятся на группы в зависимости от характера опасностей, конструктивного исполнения, области применения и т.д.
1.5. Основы проектирования техносферы по условиям безопасности жизнедеятельности
Безопасность — это состояние деятельности, при котором с определенной вероятностью исключаются потенциальные опасности, влияющее на здоровье человека.
Безопасность следует понимать как комплексную систему мер по защите человека и среды обитания от опасностей, формируемых конкретной деятельностью. Чем сложнее вид деятельности, тем сложнее система защиты.
Для обеспечения безопасности конкретной деятельности должны быть выполнены следующие три условия (задачи):
Первое — осуществляется детальный анализ (идентификация) опасностей, формируемых в изучаемой деятельности. Анализ должен проводиться в следующей последовательности: устанавливаются элементы среды обитания как источники опасности. Затем проводится оценка имеющихся в рассматриваемой деятельности опасностей по качественным, количественным, пространственным и временным показателям.
Второе — разрабатываются эффективные меры защиты человека и среды обитания от выявленных опасностей. Под эффективными понимаются такие меры защиты человека, которые при минимуме материальных затрат дают наибольший эффект: снижают заболеваемость, травматизм и смертность.
Третье — разрабатываются эффективные меры защиты от остаточного риска данной деятельности. Они необходимы, так как обеспечить абсолютную безопасность деятельности невозможно. Эти меры применяются в случае, когда необходимо заниматься спасением человека или среды обитания. В условиях производства такую работу выполняют службы здравоохранения, противопожарной безопасности, службы ликвидации аварий и др.
При проектировании техносферы в зонах жизнедеятельности должны обеспечиваться комфорт и безопасность.
Наилучшие показатели работоспособности и отдыха достигаются при комфортном состоянии среды обитания и при рациональных режимах труда и отдыха.
Комфорт — оптимальное сочетание параметров микроклимата, удобств, благоустроенности и уюта в зонах деятельности и отдыха человека.
Комфортные и допустимые параметры воздушной среды в рабочих зонах регламентируются государственными стандартами и обеспечиваются в основном применением систем кондиционирования, вентиляции и отопления.
Важную роль в достижении эффективной деятельности играет искусственное освещение. Рационально выполненное освещение оказывает психофизиологическое воздействие на человека, способствует повышению эффективности деятельности, снижает напряженность органов зрения, повышает безопасность деятельности.
Эффективность деятельности человека в значительной степени зависит от организации рабочего места, в том числе от:
— правильного расположения и компоновки рабочего места;
— обеспечения удобной позы и свободы движений;
— использования оборудования, отвечающего требованиям эргономики.
Большое значение при достижении максимально эффективной деятельности играют режимы труда и отдыха. Сохранение высокой работоспособности достигается правильным чередованием режимов труда и отдыха.
Критерий комфортного состояния среды может быть представлен в виде:
< 
< 
(1.1)
где 
, 
— минимальные и максимальные нормированные значения i-го показателя комфортности среды; 
— действующее значение i-го показателя комфортности среды.
Безопасность техносферы определяется критериями безопасности, которые представляют собой ограничения, вводимые на концентрации веществ, потоки энергий и риски в жизненном пространстве.
Концентрации регламентируют, исходя из предельно допустимых значений концентраций этих веществ в жизненном пространстве:
или 
(1.2)
где 
— концентрация i-го вещества в жизненном пространстве; 
— предельно допустимая концентрация i-го вещества в жизненном пространстве; n — число веществ.
При одновременном присутствии в атмосферном воздухе нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, их концентрации должны удовлетворять условию (1. 1) в виде:
(1,3)
Для потоков энергии допустимые значения устанавливаются соотношениями:
или 
где 
— интенсивность i-го потока энергии; 
— предельно допустимая интенсивность i-го потока энергии.
Вероятность реализации негативного воздействия в зоне пребывания человека применительно к техническим объектам и технологиям оценивают на основе статистических данных или теоретических исследований. При использовании статистических данных величину риска определяют по формуле:
(1.5)
где R — риск; n — число реализации негативных событий в год; N- общее число событий в год; 
— допустимый риск.
1.6. Показатели негативности техносферы
В тех случаях, когда состояние среды обитания не удовлетворяет критериям комфортности и безопасности, неизбежно возникают негативные последствия. Для интегральной оценки влияния опасностей на человека и среду обитания используют ряд показателей негативности. К ним относят:
— численность пострадавших 
от воздействия травмирующих факторов.
Для оценки травматизма в производственных условиях, кроме абсолютных показателей, используют относительные показатели частоты и тяжести травматизма.
Показатель частоты травматизма 
определяет число несчастных случаев, приходящихся на 1000 работающих за определенный период:
(1.6)
где С — среднесписочное число работающих.
Показатель тяжести травматизма 
характеризует среднюю длительность нетрудоспособности, приходящуюся на один несчастный случай:
(1.7)
где Д — суммарное число дней нетрудоспособности по всем несчастным случаям.
Для оценки уровня нетрудоспособности вводят показатель нетрудоспособности 
= 1000 Д /С ; нетрудно видеть, что 
;
— численность пострадавших 
, получивших профессиональные или региональные заболевания;
— показатель сокращения продолжительности жизни (СПЖ) при воздействии вредного фактора или их совокупности. К показателям СПЖ относятся абсолютные значения СПЖ в сутках и относительные показатели СПЖ, определяемые по формуле СПЖ=(П-СПЖ/365)/П, где П — средняя продолжительность жизни, лет;
— региональная младенческая смертность определяется числом смертей детей в возрасте до 1 года из 1000 новорожденных;
— материальный ущерб. Например, экономические потери от стихийных бедствий в мире составили:
Год 1989 1993 1995
Потери, млрд. долларов 7 27 35
2. ЧЕЛОВЕК КАК ЭЛЕМЕНТ СИСТЕМЫ «ЧЕЛОВЕК — СРЕДА ОБИТАНИЯ»
2.1. Структурно-функциональная организация человека с точки зрения его взаимодействия с окружающей средой и техникой
Общие характеристики анализаторов. Целесообразная и безопасная деятельность человека основывается на постоянном приеме и анализе информации о характеристиках внешней среды и внутренних системах организма. Этот процесс осуществляется с помощью анализаторов — подсистем центральной нервной системы (ЦНС), обеспечивающих прием и первичный анализ информационных сигналов. Информация, поступающая через анализаторы, называется сенсорной (от лат. Sensys — чувство, ощущение), а процесс ее приема и первичной переработки — сенсорным восприятием.
В коре головного мозга — высшем звене ЦНС — информация, поступающая из внешней среды, анализируется и осуществляется выбор или разработка программы ответной реакции, т. е. формируется информация об изменении организации жизненных процессов таким образом, чтобы это изменение не привело к повреждению и гибели организма. Например, в ответ на повышение температуры внешней среды, которое может привести к повышению температуры тела и далее к необратимым изменениям в органах (коре головного мозга, органах зрения, почках), возникают реакции компенсаторного характера. Они могут быть поведенческими — внешними (уход в более прохладное место) или внутренними (снижение выработки теплопродукции, повышение теплоотдачи).
Общая функциональная схема анализатора представлена на рис. 2.1.
Рис. 2.1 Функциональная схема анализатора
Центральной частью анализатора является некоторая зона в коре головного мозга. Периферическая часть — рецепторы — находится на поверхности тела для приема внешней информации либо размещена во внутренних системах и органах для восприятия информации об их состоянии. Проводящие нервные пути соединяют рецепторы с соответствующими зонами мозга.
Рецепторы представляют собой окончания чувствительных (афферентных) нервных волокон, способные возбуждаться при действии раздражителя. Часть из них воспринимает изменения в окружающей среде (экстероцепторы), а часть — во внутренней среде организма (интероцепторы).
Выделяют группу рецепторов, расположенных в скелетных мышцах, сухожилиях и сигнализирующих о тонусе мышц (проприоцепторы).
В зависимости от природы раздражителя рецепторы подразделяют на несколько групп:
— механорецепторы, представляющие собой периферические отделы соматической, скелетно-мышечной и вестибулярной систем; к ним относятся фонорецепторы, вестибулярные, гравитационные, а также тактильные рецепторы кожи и опорно-двигательного аппарата, барорецепторы сердечно-сосудистой системы;
— терморецепторы, воспринимающие температуру как внутри организма, так и в окружающей организм среде; они объединяют рецепторы кожи и внутренних органов, а также центральные термочувствительные нейроны в коре мозга;
— хеморецепоторы, реагирующие на воздействие химических веществ; они включают рецепторы вкуса и обоняния, сосудистые и тканевые рецепторы (например, глюкорецепторы, воспринимающие изменение уровня сахара в крови);
— фоторецепторы, воспринимающие световые раздражители;
— болевые рецепторы, которые выделяются в особую группу; они могут возбуждаться механическими, химическими и температурными раздражителями.
Согласно психофизиологической классификации рецепторов по характеру ощущений различают зрительные, слуховые, обонятельные, осязательные рецепторы, рецепторы боли, рецепторы положения тела в пространстве (проприоцепторы и вестибулорецепторы).
Морфологически рецепторы представляют собой клетку, снабженную подвижными волосками или ресничками (подвижными антеннами), обеспечивающими чувствительность рецепторов. Так, для возбуждения фоторецепторов достаточно 5… 10 квантов света, а для обонятельных рецепторов — одной молекулы вещества.
При длительном воздействии раздражителя происходит адаптация рецептора и его чувствительность снижается: однако, когда действие постоянного раздражителя прекращается, чувствительность рецепции растет снова. Для адаптации рецепторов нет единого общего закона, и в каждой сенсорной системе может быть свое сочетание факторов, определяющих изменение возбудительного процесса в анализаторе. Различают быстро адаптирующиеся (тактильные, барорецепторы) и медленно адаптирующиеся рецепторы (хеморецепторы, фоторецепторы).
Вестибулорецепторы и проприоцепторы не адаптируются.
Если рассматривать анализатор в целом, то к основным его параметрам можно отнести такие.
1. Абсолютная чувствительность к интенсивности сигнала (абсолютный порог ощущения по интенсивности) — характеризуется минимальным значением воздействующего раздражителя, при котором возникает ощущение. В зависимости от вида раздражителя абсолютный порог измеряется в единицах энергии, давления, температуры, количества или концентрации вещества и т.п. Минимальную адекватно ощущаемую интенсивность сигнала принято называть нижним порогом чувствительности.
Психофизическими опытами установлено, что величина ощущений изменяется медленнее, чем сила раздражителя. Интенсивность ощущений Е выражается логарифмической зависимостью (закон Вебера-Фехнера)
Е=KlgJ+C (2.1)
где J — интенсивность раздражителя; К, С — константы, определяемые данной сенсорной системой.
2. Предельно допустимая интенсивность сигнала (обычно близка к болевому порогу).
Максимальную адекватно ощущаемую величину сигнала принято называть верхним порогом чувствительности.
3. Диапазон чувствительности к интенсивности — включает все переходные значения раздражителя от абсолютного порога чувствительности до болевого порога.
4. Дифференциальная (различительная) чувствительность к изменению интенсивности сигнала — что минимальное изменение интенсивности сигнала, ощущаемое человеком. Различают абсолютные дифференциальные пороги, характеризуемые значением 
, и относительные, выражаемые в процентах: 
%, где J — сходная интенсивность.
5. Дифференциальная (различительная) чувствительность к изменению частоты сигнала — это минимальное изменение частоты f сигнала, ощущаемое человеком. Измеряется аналогично дифференциальному порогу по интенсивности, либо в абсолютных единицах ∆f , либо в относительных — ∆f/f∙ 100%.
6. Границы (диапазон) спектральной чувствительности (абсолютные пороги ощущений по частоте, длине волны), которые определяются для анализаторов, чувствительных к изменению частотных характеристик сигнала (зрительного, слухового, вибрационного), отдельно нижний и верхний пороги.
7. Пространственные характеристики чувствительности, специфичные для каждого анализатора.
8. Минимальная длительность сигнала, необходимая для возникновения ощущений и характерная для каждого анализатора. Время, проходящее от начала воздействия раздражителя до появления ответного действия на сигнал (сенсомоторная реакция), называют латентным периодом.
Величина латентного периода (с) для различных анализаторов следующая:
| тактильный (прикосновение) 0,09…0,22 слуховой (звук) 0,12…0,18 зрительный (свет) 0,15…0,22 обонятельный (запах) 0,31…0,39 температурный (тепло- холод) 0,28…1,6 вестибулярный аппарат (при вращении) 0,4 болевой (рана) 0,13…0,89 |
9. Адаптация (привыкание) и сенсибилизация (повышение чувствительности), которые характеризуются временем и присущи каждому типу анализаторов.
Функционирование разных анализаторов существенно изменяется под влиянием неблагоприятных для человека условий. Низкие и высокие температуры, вибрации, перегрузки, невесомость, слишком интенсивные потоки информации, ведущие к дефициту времени, и ее недостаток, утомление, вызванное длительной работой или неблагоприятными условиями, состояние стресса — все эти факторы вызывают различные изменения характеристик анализаторов.
Характер этих изменений зависит от продолжительности внешних воздействий. Например, кратковременное снижение концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе вызывает лишь учащение дыхания и увеличение скорости кровотока, чем и обеспечивается снабжение тканей кислородом. При компенсации длительно действующего гипоксического фактора (кислородного голодания) участвуют совсем другие механизмы. У человека в горах повышается транспортная функция крови (увеличивается количество эритроцитов и изменяются кислородсвязывающие свойства гемоглобина), усиливается анаэробное дыхание, повышается активность ферментов.
В большинстве случаев изменения в организме в ответ на состояние внешней среды происходят при участии нескольких анализаторов и невозможно провести четкие границы между ними, особенно на уровне центральной нервной системы. Например, в регуляции позы участвуют вестибулярный аппарат, гравирецепторы и проприоцепторы мышц, тактильные рецепторы кожи, рецепторы органа зрения. Поэтому те участки нервной системы, в которых происходит синтез первичной информации, ее окончательный анализ и сравнение полученного результата с ожидаемым (так называемое опознание образов), функционируют как единое целое. В этом случае разделение анализаторных систем невозможно еще и потому, что все они имеют один и тот же исполнительный механизм — опорно-двигательный аппарат.
Чтобы обеспечить достаточную надежность деятельности человека при приеме и анализе сигналов в любых условиях, для практических расчетов рекомендуется использовать не абсолютные и дифференциальные пороги чувствительности анализаторов к различным характеристикам сигналов, а оперативные пороги, характеризующие не минимальную, а некоторую оптимальную различимость сигналов. Обычно оперативный порог в 10…15 раз выше соответствующего абсолютного и дифференциального.
Рис.2.2. Схема строения глаза человека
Характеристика зрительного анализатора. В процессе деятельности человек до 90 % всей информации получает через зрительный анализатор, который включает в себя глаза, зрительные нервы и зрительный центр, расположенный в затылочной доле коры головного мозга. Глаз представляет собой сложную оптическую систему (рис. 2.2).
Глазное яблоко имеет форму шара с тремя оболочками: наружная, толстая оболочка называется белковой, или склерой, а ее передняя прозрачная часть — роговицей. Внутрь от белковой оболочки расположена вторая — сосудистая оболочка. Ее передняя часть, лежащая позади роговицы, называется радужкой, в центре которой имеется отверстие, именуемое зрачком. Радужка играет роль диафрагмы. Сзади радужной оболочки, против зрачка, расположен хрусталик, который можно сравнить с двояковыпуклой оптической линзой. Между роговицей и радужкой, а также между радужкой и хрусталиком расположены соответственно передняя и задняя камеры глаза. В них находится прозрачная богатая питательными веществами жидкость, снабжающая ими роговицу и хрусталик, которые лишены кровеносных сосудов. За хрусталиком, заполняя всю полость глаза, находится стекловидное тело.
Лучи света, попадая в глаз, проходят через роговицу, хрусталик и стекловидное тело, т. е. через три преломляющие прозрачные среды, и попадают на внутреннюю оболочку глаза — сетчатку, в ней находятся светочувствительные рецепторы — палочки (130 млн.) и колбочки (7 млн.).
Свет, проникающий в глаз, воздействует на фотохимическое вещество элементов сетчатки и разлагает его. Достигнув определенной концентрации, продукты распада раздражают нервные окончания, заложенные в папочках и колбочках. Возникающие при этом импульсы по волокнам зрительного нерва поступают в нервные клетки зрительного бугра, и человек видит цвет, форму и величину предметов.
Функции палочек и колбочек различны: колбочки обеспечивают так называемое дневное зрение, «ночное» же зрение осуществляется с помощью палочек. Разрешающая способность палочек и колбочек различна; колбочки позволяют четко различать мелкие детали. Цветное зрение осуществляется исключительно через колбочковый аппарат, палочки цвета не воспринимают и дают ахроматические изображения.
Прием и анализ информации глазом происходит в световом диапазоне (380…760 нм) электромагнитных волн. Цветовые ощущения вызываются действием световых волн, имеющих различную длину.
Глаз различает семь основных цветов и более сотни их оттенков. Наибольшая чувствительность в условиях обычного дневного освещения достигается при длине волн 554 нм (в желто-зеленой части спектра) и убывает в обе стороны от этого значения.
Характеристикой чувствительности является относительная видность — 
, где 
— ощущение, вызываемое источником излучения с длиной волны 554 нм; 
— ощущение, вызываемое источником той же мощности с длиной волны 
.
Минимальная интенсивность светового воздействия, вызывающая ощущение света, называется порогом световой чувствительности. В качестве меры интенсивности принимается яркость воспринимаемого объекта в канделах на квадратный метр (кд/ 
).
В случае восприятия объектов, светящихся отраженным светом, яркость рассчитывают по формуле В = 
Е, где 
— коэффициент отражения поверхности; Е— освещенность, лк.
Полный диапазон световой чувствительности 3-10 
…2,25-10 
кд/м 
. Абсолютная слепящая яркость наступает при 225000 кд/м 
. Эффект ослепления может наступить и при меньших яркостях, если скорость нового объекта, попавшего в поле зрения, превысит яркость того объекта, на которую адаптирован глаз.
Порог световой чувствительности изменяется в широких пределах в процессе адаптации зрительного анализатора к внешнему световому воздействию.
Наиболее высокая чувствительность, достигаемая в ходе темновой адаптации в течение нескольких (до 3…4) часов, и представляет собой абсолютный порог световой чувствительности.
Различие предмета на фоне других определяется контрастом его с фоном. Для практических целей используется показатель, именуемый порогом контрастной чувствительности. Величина контраста оценивается количественно, как отношение разности яркости (кд/м 
) предмета и фона к большей яркости:
— темный объект на светлом фоне (прямой контраст):
%;
-светлый объект на темном фоне (обратный контраст):
%,
где 
и 
— яркости объекта и фона. Оптимальная величина контраста считается 0,6…0,9.
Временные характеристики восприятия сигналов:
-латентный период (скрытый период) — время от подачи сигнала до момента возникновения ощущения (0,15…0,22 с);
— порог обнаружения сигнала при большей яркости — 0,001 с, при длительности вспышки 0,1 с. Яркость сигнала практического значения не имеет;
— привыкание к темноте (неполная темновая адаптация) длится от нескольких секунд до нескольких минут;
— восприятие мелькающего света (критическая частота слияния мельканий) изменяется от 14 до 70 Гц в зависимости от яркости импульсов, их формы, угловых размеров объекта, уровня зрительной адаптации, функционального состояния человека и т.п. Для исключения слияния мельканий рекомендуется проецирование сигналов с частотой 3…8 Гц.
При оценке восприятия пространственных характеристик основным понятием является острота зрения, которая характеризуется минимальным углом, под которым две точки видны как раздельные. Острота зрения зависит от освещенности, контрастности, формы объекта и других факторов. При оптимальной освещенности (100…700 лк) порог разрешения составляет от 1° до 5 мин. При уменьшении контрастности острота зрения снижается.
При восприятии объектов в двухмерном и трехмерном пространстве различают поле зрения и глубинное зрение. Бинокулярное поле зрения охватывает в горизонтальном направлении 120… 180°, по вертикали вверх — 55…60° и вниз — 65…72°. Опознание взаимного расположения, форм объектов возможно в границах: вверх — 25°, вниз — 35°, право и влево — по 32° от оси зрения. Точное восприятие зрительных сигналов и четкое различение деталей возможно только в центральной части поля зрения размером 3° от оси во все стороны. Глубинное зрение связано с восприятием пространства. Ошибка восприятия абсолютной удаленности составляет 12 % при дистанции 30 м. Восприятие пространства — формы, объема, величины и взаимного расположения объектов, их рельефа, удаленности и направления, в котором они находятся, достигается за счет бинокулярного зрения двумя глазами.
Информация об удалении предметов достигается за счет конвергенции — сведений зрительных осей на объекте восприятия, благодаря чему возникают мышечные двигательные ощущения, которые и дают информацию.
Характеристика слухового анализатора. С помощью звуковых сигналов человек получает до 10 % информации.
Характерными особенностями слухового анализатора являются:
• способность быть готовым к приему информации в любой момент времени;
• способность воспринимать звуки в широком диапазоне частот и выделять необходимые;
• способность устанавливать со значительной точностью месторасположение источника звука.
Рис. 2.3. Схематическое изображение органа слуха (на разрезе):
1 — ушная раковина; 2 — наружный слуховой проход; 3 — барабанная перепонка, отделяющая наружный слуховой проход от полости среднего уха; 4 — система косточек среднего уха; 5 — полукружные каналы; 6 — улитка; 7 — лицевой нерв и нерв органа слуха и равновесия; 8 — евстахиева (слуховая) труба.
Орган слуха — ухо представляет собой воспринимающую часть звукового анализатора (рис. 2.3).
Оно имеет три отдела: наружное, среднее и внутреннее ухо. Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода, затянутого упругой барабанной перепонкой, отделяющей среднее ухо. Ушная раковина и слуховой проход служат для улучшения приема звука высоких частот. Они способны усиливать звук с частотой 2000…5000 Гц на 10…20 дБ, и это обстоятельство определяет повышенную опасность звуков указанного диапазона частот.
В полости среднего уха расположены так называемые слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремячко, связанные как бы в одну цепь. Они служат для передачи звуковых колебаний от барабанной перепонки во внутреннее ухо, где расположен специальный воспринимающий звук орган, называемый кортиевым. В среднем ухе амплитуда колебаний уменьшается, а мышца среднего уха обеспечивает защиту от звуков низкой частоты. Полость среднего уха сообщается с полостью носоглотки с помощью евстахиевой трубы, по которой во время глотания воздух проходит в полость среднего уха.
Внутреннее ухо отличается наиболее сложным устройством. Оно состоит из трех частей: улитки, трех полукружных каналов и мешочков преддверия. Улитка воспринимает звуковые раздражения, а мешочки преддверия и полукружные каналы — раздражения, возникающие от перемены положения тела в пространстве.
Звуковые волны проникают в слуховой проход, приводят в движение барабанную перепонку и через цепь слуховых косточек передаются в полость улитки внутреннего уха. Колебания жидкости в канале улитки передаются волокнам основной перепонки кортиева органа в резонанс тем звукам, которые поступают в ухо. Колебания волокон улитки приводят в движение расположенные в них клетки кортиева органа. Возникающий нервный импульс передается в соответствующий отдел головного мозга, в котором синтезируется соответствующее слуховое представление.
Орган слуха воспринимает далеко не все многочисленные звуки окружающей среды. Частоты, близкие к верхнему и нижнему пределам слышимости, вызывают слуховое ощущение лишь при большой интенсивности и по этой причине обычно не слышны. Очень интенсивные звуки слышимого диапазона могут вызвать боль в ухе и даже повредить слух.
Механизм защиты слухового анализатора от повреждения при воздействии интенсивных звуков предусмотрен анатомическим строением среднего уха, системой слуховых косточек и мышечных волокон, которые являются механическим передаточным звеном, ответственным за появление акустического рефлекса блокировки звука в ответ на интенсивный звуковой раздражитель. Возникновение акустического рефлекса обеспечивает защиту чувствительных структур улитки внутреннего уха от разрушения. Скрытый период возникновения акустического рефлекса равен приблизительно 10 мс.
Таким образом, орган слуха выполняет два задания: снабжает организм информацией и обеспечивает самосохранение, противостоит повреждающему действию акустического сигнала.
В связи с этим слуховое представление информации осуществляется в тех случаях, когда оказывается возможным использовать указанные свойства слухового анализатора. Наиболее часто слуховые сигналы применяются для сосредоточенного внимания человека-оператора (предупредительные сигналы и сигналы опасности), для передачи информации человеку-оператору, находящемуся в положении, не обеспечивающим ему достаточной для работы видимости объекта управления, приборной панели и т.п., а также для разгрузки зрительной системы.
Для эффективного использования слуховой формы представления информации необходимо знание характеристик слухового анализатора. Свойства слухового анализатора оператора проявляются в восприятии звуковых сигналов. С физической точки зрения звуки представляют собой распространяющиеся механические колебательные движения в слышимом диапазоне частот.
Механические колебания характеризуются амплитудой и частотой. Амплитуда — наибольшая величина измерения давления. Частота — число полных колебаний в одну секунду. Единицей ее измерения является герц (Гц) — одно колебание в секунду. Амплитуда колебаний определяет величину звукового давления и интенсивность звука (или силу звучания).
Звуковое давление принято измерять в паскалях (Па).
Основные параметры (характеристики) звуковых сигналов (колебаний):
• интенсивность (амплитуда),
• частота и форма, которые отражаются в таких звуковых ощущениях как громкость, высота и тембр.