Квантификация опасностей. Риск как количественная мера опасности

В тех случаях, когда потоки масс и/или энергий от источника негативного воздействия в среду обитания могут нарастать стремительно и достигать чрезмерно высоких значений (например, при авариях), в качестве критерия безопасности принимают допустимую вероятность (риск) возникновения подобного события.

Риск можно рассматривать как вероятность реализации негативного воздействия.

Риск в широком смысле слова – это вероятность экономического или финансового проигрыша, физического повреждения или причинения вреда в какой-либо форме из-за наличия неопределенности, возникающей при необходимости осуществить определенный вид действий.

Квантификация опасностей. Для оценки вероятности того или иного события используют количественные показатели, то есть применяется квантификация.

Квантификация (лат. quatum – сколько) – количественное выражение, измерение, вводимое для оценки сложных, качественно определяемых понятий.

Опасности характеризуются потенциалом, качеством, временем существования или воздействия на человека, вероятностью появления, размерами зоны действия.

Потенциал проявляется с количественной стороны, например уровень шума, запыленность воздуха, напряжение электрического тока. Качество отражает его специфические особенности, влияющие на организм человека, например частотный состав шума, дисперсность пыли, род электрического тока.

Применяются численные, балльные и другие приемы квантификации. Мерой опасности может выступать число пострадавших. Другой мерой опасности может быть приносимый ее реализацией ущерб для окружающей среды, который только частично может быть измерен экономически (в основном, через затраты на ликвидацию последствий). Наиболее распространенной оценкой является риск – вероятность потерь при действиях, сопряженных с опасностями.

Для оценки риска применяют деревья причин, деревья событий (см. главу 8), матрицы риска и др., а также методы теории надежности, основанные на объединении сложных схем технических устройств и теории вероятности с учетом человеческого фактора.

Когда последствия негативного события не известны, то под риском R обычно понимают вероятность наступления определенного сочетания нежелательных событий:

_n

R =  P_i . (3.9)

ⁱ⁼¹

В ряде случаев можно использовать определение риска как вероятности превышения некоторого установленного предела:

R = P(  x), (3.10)

где  – случайная величина;

x – некоторое значение.

Риск, связанный с техникой, обычно оценивают по формуле, включающей как вероятность ЧП – Р, так и величину последствий – U (обычно это ущерб):

R = P·U. (3.11)

Если каждому i-му ЧП, происходящему с вероятностью P_i, сопутствует ущерб U_i, то величина риска может быть представлена как ожидаемая величина ущерба U*:

_n

R = U* =  P_i · U_i . (3.12)

ⁱ⁼¹

Если последствия измерять числом летальных исходов и (или) известна вероятность P_N для N летальных исходов, то риск

R = P_N · N^q , (3.13)

где q – положительное число.

Вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций применительно к техническим объектам и технологиям можно оценить на основе статистических данных. Величину риска – статистическую вероятность нежелательного события определяют по формуле:

R = (N_чс/N_о) ≤ R_доп , (3.14)

где R – риск;

N_чс – число чрезвычайных событий в год;

N_о – общее число событий в год;

R_доп – допустимый риск.

Принято различать риск индивидуальный и общий.

Индивидуальный риск – это частота поражения отдельного человека в результате воздействия опасного фактора за определенный период времени. Как и всякий вид риска, индивидуальный риск дифференцируется по характеру или тяжести поражения. Например, различают индивидуальный риск общего травматизма и риск травматизма с летальным исходом, причем каждый из этих видов риска дополнительно дифференцируется по отраслям экономики и т.д.

Индивидуальный риск можно определить как ожидаемое значение ущерба U*, причиненного ЧП за интервал времени Т и отнесенное к группе людей, численность которой М человек

R = U*/(TM). (3.15)

Коллективный, или групповой, риск – это ожидаемое количество пораженных в результате воздействия опасного фактора за определенный промежуток времени. В данном случае «риск» не означает «вероятность». Этот показатель характеризует возможный ущерб.

Общий риск для группы людей (коллективный риск)

R = U*/T. (3.16)

В общем случае под понятием «риск» подразумевается количественная оценка опасности. Его можно выразить отношением числа тех или иных неблагоприятных последствий к их возможному числу за определенный период времени.

Основой расчета усредненного риска смертельного исхода является коллективный риск. Коллективный риск можно определить следующим образом:

		Частота событий	∙	Частота последствий.	(3.17)
Коллективный риск	=

Например, ежегодно в США происходит около 15 млн. автомобильных катастроф, один случай из 300 заканчивался смертельным исходом. Можно подсчитать, что коллективный риск автомобильных аварий составил

(15·10⁶ аварий/год) ∙ (1 смерть/300 аварий) = 5·10⁴смертей/год.

Приняв численность населения США на оцениваемый период равной 200 млн. человек, получим индивидуальный риск

15·10⁴/2·10⁸ = 2,5·10^-4 смертей/(чел.· год).

Поскольку риск – это отношение числа тех или иных неблагоприятных проявлений опасностей к их возможному числу за определенный период времени (год, месяц, час и т. д.), располагая необходимыми данными, можно рассчитать количественные значения риска. Например, если известно, что в нашей стране вследствие воздействия опасных факторов производства за 1 год погибает около n = 40 чел., а численность работающих составляет примерно

N = 78 · 10⁶ чел., можно подсчитать риск R_пр гибели человека

R_пр = n/ N = (4 · 10⁴)/(78 · 10⁶) = 5 · 10^-4.

Аналогично можно рассчитать риск гибели в нашей стране от несчастных случаев. Принимая численность населения страны равной 140·10⁶ чел., а число ежегодно погибающих в нашей стране вследствие несчастных случаев, аварий и других происшествий – около ­360 000 чел., можно определить риск гибели жителя страны R_стр от различного рода опасностей:

R_стр = (3,6 · 10⁵)/( 1,4 · 10⁸) =2,5 · 10^-3.

Если взять все отрасли промышленности, то средний риск смерти от профессиональной деятельности за последние 50–60 лет практически не изменился и составляет в настоящее время около 6·10^-4 на человека в год, то есть ежегодно из 1 млн. работающих 600 умирают за счет воздействия негативных факторов производственной среды. Риск смерти в различных отраслях промышленности варьирует в очень широких пределах: от 1·10^-2 на человека в год, например, при производстве иприта, до 1·10^-6 – 1·10^-5 в швейной и обувной промышленности.

Абсолютной безопасности не бывает. Всегда существует некоторый остаточный риск. В связи с этим возникла концепция приемлемого (допустимого) риска, заключающегося в стремлении к такой безопасности, которую приемлет общество в данный период времени.

Для управления безопасностью с использованием концепции риска необходимо определение и оценка величины приемлемого риска. На основе понятия риска, располагая его количественными значениями, можно нормировать уровни безопасности. Нормированный риск принято называть приемлемым.

В процессе жизнедеятельности человек подвержен воздействию негативных факторов естественной среды обитания. К ним относятся землетрясения, наводнения, ураганы, грозы и т. д. Они являются причиной смерти 10 человек из 10 млн. ежегодно. Таким образом, риск смерти, обусловленный естественной средой обитания, составляет примерно 1·10^-6 на человека в год. Минимальное значение (10^-7) имеет риск смерти от таких природных явлений, как молнии, укусы ядовитых змей и т. п.

Уровень риска, обусловленный суммой производственных факторов, в течение продолжительного времени остается практически неизменным и составляет 6·10^-4 на человека в год. Такой риск можно рассматривать как социально приемлемый, поскольку на данном этапе общество может мириться с уровнем риска, учитывая пользу, которую оно извлекает от производственной деятельности.

При определении социально приемлемого риска обычно используют данные о естественной смертности людей, которая в индустриально развитых странах практически одинакова и снижается с течением времени, отражая научно-технический прогресс. Риск естественной смерти зависит от возрастной группы людей: в возрасте 5...15 лет он имеет минимум и равен 2·10^–4 случаев/(чел.·год).

Каждый человек почти всегда подвергается в различных ситуациях определенному риску. В табл.3.1 приведены некоторые значения риска смертности по различным причинам.

Таблица 3.1

Значения риска смертности по различным причинам [6]

Причины смерти	Риск смертности (случаи/чел.· год)
Курение (пачка в день)	3,610–3
Рак (все виды)	2,810–3
Загрязнение атмосферы	1,110–4
Алкоголь (малые дозы)	2,010–5
Фоновая радиация (на уровне моря, без учета радона)	2,010–5

Для некоторых условий проживания и производственной деятельности установлены показатели сокращения продолжительности жизни (СПЖ) при воздействии вредного фактора или их совокупности (табл. 3.2). К показателям СПЖ относятся абсолютные значения СПЖ_абс в сутках и относительные показатели СПЖ_отн, определяемые по формуле

СПЖ_отн = (П – СПЖ_абс/365)/П, (3.18)

где П – средняя продолжительность жизни, лет.

Показатели сокращения продолжительности жизни (СПЖ) работающих или проживающих во вредных условиях, или постоянно нарушающих здоровый образ жизни пока еще редко используются для оценки негативного влияния этих условий.

Таблица 3.2