Сциосистемнологические аспекты опасности и техногенные воздействия

В результате изучения материала данной главы студент должен: знать

• • сциосистемнологическое определение понятия опасности;
• • классификацию опасностей;
• • определения техногенеза, техногенной системы и техногенного воздействия; уметь
• • демонстрировать пример техногенеза какого-либо технического устройства;
• • описывать техногеиную систему с определенной функцией;
• • именовать техногенные химические и энергетические воздействия; владеть
• • способностью представлять техническое устройство частью техногенной системы;
• • сциосистемнологическим подходом к исследованию техногенеза в целях раскрытия разных аспектов опасности.

Сциосистемнологическое определение понятия опасности

Основное внимание при определении содержания опасности уделяется ее влиянию на различные биотические системы. Количественное выражение опасности возможно после ее представления средствами математики. Однако для математического представления требуется однозначное, словесное (вербальное) определение этого понятия.

Поскольку «опасность» относится к сциосистемнологическим понятиям, для его определения формируется когнитивная система, отображающая земную составляющую реальности. В соответствии с мировоззренческими положениями ее цель состоит в овладении максимально возможной сциентностью посредством биогенеза. Понятие опасности во всех главах раздела I будет касаться только биотических компонентов, а ее воздействие — проявляться в затруднении выполняемых ими функций.

Известное название глобальной биогенной системы — биосфера. Ее функция заключается в развитии и поддержании самоорганизованности посредством сциенции. Системнологическое описание биосферы приводится в табл. 2.1.

Всякая биогенная система, отображающая косные и живые формообразования земной составляющей реальности, разделяется на абиотические и биотические компоненты и внешнюю среду. Абиотические косные и биокосные компоненты обусловливают существование биотических.

Функция биотического компонента состоит в развитии организованности посредством сциснции, которая также управляет его поведением в биосфере. Биотические компоненты при последующей декомпозиции предстают неантропными и антропными компонентами.

Таблица 2.1

Системнологическое описание биосферы.

Биотический компонент взаимодействует с компонентами системы биогеноза и внешней среды. Его взаимодействие с другими компонентами называется биогенным. Биогенное взаимодействие имеет вещественное, энергетическое, сциентное содержание. Оно создается и сопровождается вещественными, энергетическими, сциентными процессами. События и процессы в системе являются детерминированными и стохастическими, поэтому биогенное взаимодействие также подразделяется на детерминированное и стохастическое.

Биогенное взаимодействие сопровождается возникновением в биотическом компоненте эффектов. Эффекты биогенного взаимодействия также имеют вещественное, энергетическое, сциентное содержание и относятся к детерминированным и стохастическим. Стохастичпость эффектов является следствием не только происшествий, но и поведения биотического компонента. Эффекты определяют состояние и влияют на функцию биотического компонента.

Эффект взаимодействия зависит от уровня. Уровень задается количественными и качественными показателями, описывающими участие вещества, энергии и сциенции во взаимодействии. Он может быть таким, что эффект взаимодействия приводит к изменению функции биотического компонента. Изменение может сопровождаться возникновением несоответствия между функцией биотического компонента и функцией системы.

Указанное несоответствие обусловливает сокращение продолжительности существования биотического организма в биосфере.

Критическим биогенным взаимодействием будем считать такой его уровень, при небольшом отклонении от которого в биотическом компоненте биогенной системы возникают или могут возникнуть эффекты, создающие предпосылки для появления несоответствия между функцией компонента и функцией системы, обусловливающего сокращение или приводящего к сокращению длительности его существования в биосфере. Биогенное взаимодействие относительно критического уровня может быть докритическим или послекритическим.

Биогенная опасность — это детерминированное или стохастическое взаимодействие послекритического уровня в биогенной системе, при котором эффекты, возникающие или способные возникнуть в биотическом организме, обусловливают сокращение или приводят к сокращению длительности его существования в биосфере.

Слово «опасность» звучало раньше как «онасТность» и свидетельствовало о нахождении человека около пасти зверя — о-пасти. Глагол «пропасть», означавший попадание в зев хищника, указывает ныне на исчезновение и гибель. Существительное «пропасть» отображает бездну (зев, пасть земли), падение в которую неизбежно приводит к смерти. Упрощенное произношение «опасТности» привело к тому, что выпадающая буква «Т» исчезла и из написания.

Дальнейшее развитие языка обогатило «опасность» новыми значениями. Расширение смысла можно проследить относительно глагола «пасти», означающего в частности, действия по присмотру (надзору) за стадом домашних животных, направленные на охрану их от гибели в пасти хищного зверя. Глагол «пасти» дал начало словам «пастух», «спасатель» и др.

Процесс эволюции земной составляющей реальности сопровождается значительным видовым разнообразием организмов. Необходимое состояние каждого организма требует непрерывного участия в вещественно-энергетическом и сциентном обмене с компонентами внешнего окружения. Потребность в веществе и энергии принуждает организмы к такому поведению, которое направлено на поддержание необходимых условий обмена и, как следствие, на обеспечение приемлемых условий существования.

Количество земных вещественно-энергетических ресурсов ограничено, поэтому поведение организмов носит конкурентный характер. Успешное участие в вещественно-энергетическом обмене поощряется удовлетворением потребностей. Сциентное удовлетворение потребностей служит стимулом для необходимого поведения. Таким образом, целенаправленное поведение высших организмов, называемое деятельностью, имеет конкурентный и стимулированный характер.

Современная стадия биогенеза обусловливается в значительной мере деятельностью антропных организмов. Процесс эволюции человека и сообществ людей называется антропогенезом, который является главной составляющей биогенеза. Поскольку термин «антропогенная опасность» относится к сциосистемнологическим, то для его определения формируется когнитивная система, отображающая антропную составляющую реальности.

В соответствии с мировоззренческими положениями цель антропной составляющей реальности состоит в максимальном овладении теоретическим, прикладным и практическим знаниями посредством антропогенеза. Согласно цели эта система именуется антропогенной, а ее функция состоит в осуществлении деятельности, сопровождаемой овладением знаниями и их использованием. Глобальная антропогенная система называется антропосферой, системнологическое описание которой приводится в табл. 2.2.

Системнологическое описание антропосферы.

Таблица 22

Всякая исходная антропогенная система при декомпозиции разделяется на антропные, неантропные, абиотические и иные компоненты и внешнюю среду. При исследовании влияния антропогенной системы на ее окружение внешняя среда предстает окружающей средой. В соответствии с Федеральным законом [6] окружающая среда — совокупность компонентов природной среды, природных и природно-антропогенных объектов, а также антропогенных объектов; компоненты природной среды — земля, недра, почвы, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, растительный, животный мир и иные организмы, а также озоновый слой атмосферы и околоземное космическое пространство, обеспечивающие в совокупности благоприятные условия для существования жизни на Земле.

Антропный компонент исходной системы является носителем антропной сциенции, высшей разновидностью которой является антропное знание. Оно возникло как практическое и развивается в настоящее время в теоретической и прикладной формах. Теоретическое знание раскрывает содержание реальности. Прикладное знание определяет содержание деятельности по переустройству реальности. Оно сопровождается возникновением практического знания и способствует выработке теоретического. Практическое знание, т. е. умение, позволяет применять прикладное знание и проявляется в конкретной деятельности.

Теоретико-прикладное знание подразделяется на следующие разновидности: мистико-мифическое, религиозное, философское, художническое, научное и обыденное. Научное знание является одним из высших видов антропной сциенции, так как кодорефлектируется наиболее эффективно. Оно вырабатывается при направленном исследовании реальности, отличается наибольшей однозначностью и адекватностью. Деятельность людей разного мировоззрения, воплощающих научное знание одинакового содержания, приводит к одинаковым результатам.

Антропный компонент исходной системы взаимодействует с другими компонентами антропогенной системы, потребляет вещество и энергию, развивается сциентно. Вещественные, энергетические и сциентные потребности побуждают антропный организм к деятельности. Деятельность направляется удовлетворением потребностей, проходит в условиях конкуренции и стимулируется. Антропное знание воплощается в деятельности по созданию необходимых и желаемых условий существования и приводит к созданию искусственных объектов. Искусственный объект отображается с помощью компонента, называемого артетическим. Следовательно, антропогенная система содержит не только абиотические, неантропные, антропные, но и артетические компоненты, которые создаются для удовлетворения антропных потребностей.

Взаимодействие антропного компонента исходной антропогенной системы с антропными и другими компонентами является антропогенным взаимодействием. Поведение человека при антропогенном взаимодействии, определяемое знаниями и их воплощением и направляемое сциентно стимулируемым удовлетворением потребностей, называется антропогенной деятельностью, или жизнедеятельностью. Жизнедеятельность зависит от того, насколько познанное соответствует познаваемому. Неадекватность познанного становится одной из причин ее стохастичности. Продолжительность жизни каждого человека заранее неизвестна. Она зависит также от переносимых им болезней и травм. Вследствие этого термин «критическое антропогенное взаимодействие» отличается от «критического биогенного взаимодействия».

Антропогенное взаимодействие, имеющее уровень, при небольшом отклонении от которого в антропном компоненте антропогенной системы возникают или могут возникнуть эффекты, создающие предпосылки для болезней или травм, является критическим антропогенным взаимодействием.

Антропогенная опасность — это детерминированное или стохастическое взаимодействие иослекритического уровня в антропогенной системе, при котором эффекты, возникающие или способные возникнуть в антропном компоненте, вызывают или могут вызывать болезни или травмы. Это понятие определяется следующими явными и неявными признаками:

• • опасность относится к сциосистемнологическим понятиям, раскрываемым посредством когнитивной системы и являющимся антропоцентричным понятием, так как антропный организм является центральным компонентом этой системы;
• • опасность может быть обнаружена сопоставлением уровней возможного взаимодействия с критическим, оцениваемых качественными и количественными показателями взаимодействия организма с его окружением;
• • опасность является взаимодействием послекритического уровня, которое может быть детерминированным или стохастическим и которому предшествуют детерминированные и стохастические события и процессы;
• • взаимодействие послекритического уровня приводит к возникновению в антропном компоненте детерминированных и стохастических эффектов взаимодействия, способных вызывать в нем эффекты, приводящие к возникновению болезней или травм;
• • опасность инициируется процессами и событиями внутри абиотического, неантропного, антропного или артетического компонентов, которые предстают источниками опасности, тогда как сам антропный компонент уже может являться ее приемником.

Взаимодействие разных антропных компонентов задается неодинаковыми критическими уровнями, и антропогенная система становится опасной для конкретного компонента, если уровень взаимодействия относительно него принимает послекритическое значение. Послекритическое антропогенное взаимодействие создается опасным для данной системы компонентом или процессом. Возникновение опасного процесса или переход его в стадию, приводящую к антропогенному взаимодействию послекритического уровня, является опасным событием или происшествием.

Примером антропогенного взаимодействия выбрано тепловое взаимодействие организма человека с его внешней средой в форме теплообмена с непрерывным преобразованием энергии. Энергия организма расходуется на работу органов, а теплота является следствием биохимических реакций, которые эту работу обеспечивают. Наибольшее количество теплоты образуется при работе головного мозга, печени, почек и мышц. В состоянии покоя 70% теплоты вырабатывается внутренними органами, а 30% — мышцами.

Волокна мышц даже при полном покое незаметно и очень слабо сокращаются и удлиняются. Образование теплоты в процессе деятельности возрастает в несколько раз, ее выделение при физической нагрузке зависит в основном от работы мышц, а при интеллектуальной — от работы головного мозга. Центральная нервная система организма поддерживает температуру тела постоянной посредством терморегуляции. Она происходит вследствие усиления или ослабления теплопродукции либо за счет изменения количества теплоты, отдаваемой во внешнюю среду.

Терморегуляция теплопродукцией осуществляется: биохимическим способом, изменением кровообращения и потоотделения. Биохимическая терморегуляция происходит вследствие ускорения или замедления окислительных процессов, происходящих в организме. Терморегуляция изменением кровообращения состоит в способности организма расширять или сужать кровеносные сосуды, передающие кровь от внутренних частей тела к поверхности. Терморегуляция потоотделением заключается в изменении количества жидкости, выводимой потовыми железами.

Тепловое взаимодействие человека, находящегося внутри помещения, с внешней средой — это энергетическое взаимодействие. Сциентность теплового взаимодействия проявляется ощущениями «тепло», «холодно» и т. п. Уравнение баланса теплоты при тепловом взаимодействии организма человека и внешней среды записывается в следующем виде:

где ?_хп, ?_тв — потоки тепловой энергии: производимой организмом и образуемой вследствие взаимодействия организма и внешней среды, Дж/с.

Поток тепловой энергии, производимый организмом, обусловливается работой органов, положением тела, передвижениями и массой перемещаемых предметов. Поток тепловой энергии вследствие взаимодействия организма и внешней среды представляется суммой следующих потоков:

где Е_к, Е_изл, Е_оа — потоки тепловой энергии, отдаваемой или получаемой открытыми участками кожного покрова организма посредством конвекции, излучения и через одежду теплопередачей; Е_ИСП, Е_л — потоки тепловой энергии, отдаваемые организмом при потоотделении и дыхании.

Критическое тепловое взаимодействие возникает, когда поток тепловой энергии, производимой организмом: а) меньше потока тепловой энергии его взаимодействия с внешней средой,.

б) больше величины потока тепловой энергии этого же взаимодействия,.

где АЕ_Кр — критическое значение потока тепловой энергии.

Послекригическое тепловое взаимодействие возникает, если поток тепловой энергии, производимой организмом: а) значительно меньше потока тепловой энергии при взаимодействии организма и внешней среды,.

б) значительно больше потока тепловой энергии подобного взаимодействия:

Эффекты послекритического теплового взаимодействия выражаются, в частности, состояниями гипотермии и гипертермии. Гипотермия, или переохлаждение, — это состояние организма, при котором потери теплоты во внешнюю среду не восполняются, снижается потребность в кислороде и температура тела падает ниже нормальной. Гипертермия — состояние организма, обусловленное общим перегревом организма.