第二章安全科學的基礎理論第二章安全科學的基礎理論1第一節安全問題及安全科學的發展歷程一、安全問題安全是人類生存、生產、生活和發展過程中永恒的主題。隨著科技與經濟的迅猛發展，安全科學的日臻完善，安全工程類專業已成為高等學校重點建設的學科專業之一。第一節安全問題及安全科學的發展歷程一、安全問題2在石器時代，人類的祖先挖穴而居，棲樹而息，完全是大自然的一部分，是一種純粹的“自然存在物”，完全依附于自然。當時的人類，在自然界面前軟弱被動，不僅承受雷、電、風暴、地震和火災等自然災害的困擾，甚至野獸的侵襲也可以造成局部氏族部落的消亡。在這一時期，人類的安全問題主要來自自然災害，人們一切活動受周圍環境控制，處于被動適應地位。在石器時代，人類的祖先挖穴而居，棲樹而息，完全是大自然的一部3跨入農業社會后，人類開始逐漸擺脫大自然的桎梏，但在人類改造自然，創造人類文明的過程中，人為災害也越來越多了起來。在這一時期由于人類對客觀世界的認識還十分膚淺；與大自然抗爭的手段也十分簡單、有限；利用大自然的資源也是最基本的——水和土。安全問題也比較簡單，主要表現在自然災害和人為災害?？缛朕r業社會后，人類開始逐漸擺脫大自然的桎梏，但在人類改造自4在工業時代，人類利用技術開發資源、制造機器，可以說技術無處不在。技術給人類帶來了文明和財富，同時也伴隨著新的災難?，F代高科技的發展更是喜憂摻半。人類在20世紀所創造的成就多于19世紀前人類所創造的全部，但是20世紀人類所經受的災害事故比歷史上任何一個時期都更慘重、更從根本上危及人類的生存。在工業時代，人類利用技術開發資源、制造機器，可以說技術無處不5人類經受的主要災害重點體現在以下幾個方面：1、工業、礦山災害2、交通運輸事故3、化學污染問題4、大氣污染問題5、核災害6、航天航空工業災害人類經受的主要災害重點體現在以下幾個方面：61、工業、礦山災害現代工業使人們的文明程度大大提高，生產力高度發展，但是帶來現代文明的科技革命是一把“雙刃劍”，不僅創造了巨大的財富，而且為人類帶來了前所未有的各種災害。舉世關注的日本骨痛病就是由于二次世界大戰期間廢棄的鎘渣污染了土壤和稻米而造成的。經過20多年的潛伏后，1955年到1972年間，鎘渣數次危害人類，致使280人患骨痛病和128人死亡。1、工業、礦山災害現代工業使人們的文明程度大大提高，生產力高7汽車在為人類帶來巨大經濟效益和許多生活便利的同時，排出的氮氧化物、硫化物等廢氣毒害了人體本身。醫藥在延長人類生命消除病痛的同時，也造成了藥害，并且它的副作用還會給人類帶來深遠的影響；空調、冰箱為我們帶來舒適，但它釋放的氯氟碳化物卻破壞了大氣中作為人類的保護傘——臭氧層。汽車在為人類帶來巨大經濟效益和許多生活便利的同時，排出的氮氧8現代工業使人們的文明程度大大提高，生產力高度發展，但是帶來現代文明的科技革命是一把“雙刃劍”，不僅創造了巨大的財富，而且為人類帶來了前所未有的各種災害?？茖W技術的進步在很大程度上改變了災害的原有屬性，使許多自然災害成為人為災害，使許多危害程度輕的災害上升為人類無法控制、造成巨大損失的災難?，F代工業使人們的文明程度大大提高，生產力高度發展，但是帶來現9眾所周知，煤炭在我國能源結構中占有舉足輕重的地位，但是煤礦開采又給我們的環境帶來了巨大的災害。 ……世界上最大的瓦斯爆炸事故是日本帝國主義侵占我國東北期間，遼寧本溪煤礦發生的瓦斯、煤塵爆炸，死亡1549人。眾所周知，煤炭在我國能源結構中占有舉足輕重的地位，但是煤礦開102交通運輸事故自1885年1月29日德國研制成功世界上第一輛汽車后，給人們帶來了數不盡的生活便利、經濟效益和社會繁榮。然而，它又引發出接連不斷的人為災害，使人類蒙受了難以計數的損失。2交通運輸事故自1885年1月29日德國研制成功世界上第11據英國官方統計：1986年英國共發生交通事故21.5萬起，其中死亡人數達5400人，比1985年的死亡人數上升4％，重傷人數為6.9萬人，輕傷21.7萬人。據美國國家安全委員會統計，在美國，每11分鐘就有一人死于交通事故，每18分鐘就有一人傷于交通事故，每年約有15萬人因交通事故而成為殘廢，有10萬個家庭因交通事故而發生不幸。據英國官方統計：1986年英國共發生交通事故21.5萬起，其122、安全科學的基礎理論課件132、安全科學的基礎理論課件142、安全科學的基礎理論課件15自汽車問世100多年來，全世界已有2200萬人死于交通事故。現在，世界交通事故傷亡人數遠遠超過有史以來任何一年戰爭傷亡人數，或瘟疫死亡人數。這就使安全問題隨著人類科學技術和文明程度的提高由戰爭、傳染病轉到交通、污染方面了。自汽車問世100多年來，全世界已有2200萬人死于交通事故163化學污染問題化學工業的誕生，人們對物質的認識達到了一個新的境界，從此創造了許多從前所沒有的東西，大大地促進了人類社會生產力水平的提高。但是它給人類的生存環境也帶來了巨大的破壞。它污染了空氣和水源，侵蝕了土壤，擾亂了地球的大氣循環、化學循環和生物循環，使地球患上“綜合不適癥”。3化學污染問題化學工業的誕生，人們對物質的認識達到了一個17目前，全世界55000m3左右的淡水被污染，水污染造成的疾病在發展中國家呈上升趨勢。1980年發展中國家約3／5的人口難以獲得安全飲用水，18億人因污染水而遭受中毒性疾病的威脅，僅1984年10月～1987年4月期間，由于不安全飲用水和營養不良，全球大約有6000萬人死于腹瀉。每天至少有2.5萬人因飲用惡質水而死亡。目前，全世界55000m3左右的淡水被污染，水污染造成的疾病18由于自然環境的嚴重污染，人類失去了無數賴以生存的動植物。據估計，地球上曾有過40億種生物，現在大約只剩250萬種。由于生存環境的惡化，物種滅絕的速度越來越快。就鳥類而言，在1600年～1900年這300年間，滅絕75種，平均每4年滅絕一種。進入20世紀以后，每年就滅絕一種，現在是每天滅絕一種，進而每小時滅絕一種。由于自然環境的嚴重污染，人類失去了無數賴以生存的動植物。19專家認為，現在全世界約有25000種植物和1000多個種及亞種的脊椎動物瀕臨滅絕的危險。物種的滅絕使遺傳的多樣性遭到破壞，對人類而言，完全是一種無法彌補的損失。專家認為，現在全世界約有25000種植物和1000多個種及204大氣污染間題大約在200年前，工業革命改變了古老的農業社會，創造了一個嶄新的文明?？茖W技術的進步推動了社會生產力的飛速發展。人類改造自然的能力大大提高了，人與自然的關系日益深化，同時矛盾也日益激化。首先從燃煤、燃油的工業煙囪中噴出的滾滾濃煙，把大量的煙塵和有毒氣體排向空中，導致嚴重的環境污染。1952年霧都倫敦，從12月5日到12月8日，低空煙霧郁積4天不散，4000多人因此而喪生。4大氣污染間題大約在200年前，工業革命改變了古老的農業212、安全科學的基礎理論課件221985年，科學家們首次發現南極上空有一個大小如美國國土面積的臭氧層空洞，1988年北極又發現一個如格陵蘭島一樣大的臭氧層空洞。臭氧層能吸收太陽表面輻射的大量紫外線，保護生物免遭傷害。臭氧層的耗竭便會形成空洞，在空洞下，過多的紫外線就會輻射到地球表面，造成谷物減產，并使皮膚癌和眼疾病患者增加。經研究發現是氟利昂等氯氟碳化物大量溢入大氣的結果，僅一個氯原子就可以破壞十萬個臭氧分子1985年，科學家們首次發現南極上空有一個大小如美國國土面積232、安全科學的基礎理論課件2420世紀以前高空大氣中氯濃度為0.6％，而現在上升到3.5％。大氣除受到有毒氣體污染外，還受到大量工廠排出的粉塵污染。據統計，地球上每年的降塵量達到1×106～3.7×107t（1億～3.7億噸），許多工業城市每年每平方千米平均降塵量為500t，個別城市高達1000t。20世紀以前高空大氣中氯濃度為0.6％，而現在上升到3.5255核災害核能的開發和利用給能源危機帶來了新的希望。核反應堆在世界各國陸續建成，在緩解能源危機的同時，也會由于失控而造成人員傷亡，無數動植物滅絕；核能所帶來的環境災害更不能低估。開發原子能是20世紀最令人望而生畏的遺產。核能的可怕之處就是放射性物質的輻射物。它可以殺傷動植物的細胞分子，破壞人體的DNA分子并誘發癌癥，同時也會給下一代留下先天性缺陷。討論：核能的利用5核災害核能的開發和利用給能源危機帶來了新的希望。核反261979年3月28日凌晨，美國三里島核電站發生了大量放射性氣體和氣溶膠外泄事件；1986年4月26日，前蘇聯切爾諾貝利核電站發生了嚴重的堆芯爆炸事件，巨量放射性物質隨氣流迅速蔓延，周圍居民都不同程度地受到核輻射，其中受到嚴重輻射的有237人，有的輻射灼傷面積高達90％，共有28人死亡，24人殘廢。這次事故直接經濟損失達80多億盧布，并使8萬多人口的普里皮亞特城市成為一座“死城”，而且放射性物質在高空氣流的作用下，飄向瑞典、芬蘭、丹麥和挪威等北歐國家，引起這些國家政府和人民的極大恐慌。1979年3月28日凌晨，美國三里島核電站發生了大量放射性氣276航天航空工業災害空難或航空災難狹義地指由于不可抗拒的原因或人為因素造成的飛機失事，并由此帶來災難性的人員傷亡和財產損失。通常與“空難”意義相同的詞匯還有“飛機墜落事件”或“墜機事件”。漢語中對各種飛行器包括各種載人航空飛行器在起飛、飛行或降落過程中，或載人航天飛行器在起飛、空中飛行或降落過程中，由于人為因素或不可抗拒的原因導致的災難性損失，對此類事件統稱為空難，如對美國哥倫比亞號航天飛機的失事有時稱為“哥倫比亞空難”。6航天航空工業災害空難或航空災難狹義地指由于不可抗拒的282、安全科學的基礎理論課件29據國際勞工組織報告，全球每年約有320萬人死于技術失控或失策而導致災難；這占各類死亡人數的5.2％，列于人類死因順序的第三位；并且每死亡一人就有四人留下永久性殘疾，每年造成的直接經濟損失高達國民生產總值的2.5％（損失指數），為此人類要拿出國民生產總值3.5％用于應急救援。據國際勞工組織報告，全球每年約有320萬人死于技術失控或失30我國的災害與安全問題也是比較突出的，是世界上少有的幾個災害大國之一。森林火災、紡織廠爆炸、空難與車禍、空氣與水的污染以及水土流失也尤為嚴重。我國“八五”期間每年平均技術災難直接經濟損失300多億元，國家每年拿450億元用于應急救援。我國的災害與安全問題也是比較突出的，是世界上少有的幾個災害大31這些殘酷的、無情的技術災害使人們深深地認識到：人類期望繼續領受技術益處的同時，又憎恨由其導致的惡果。隨著現代科學技術的高速發展，技術在人類的生產和生活活動中越來越變得大規?；?、普及化和復雜化。這種狀況使得技術帶來的益處與惡果之間的矛盾越來越激烈和尖銳，這就迫切地需要發展一門新的交叉科學——安全科學。這些殘酷的、無情的技術災害使人們深深地認識到：人類期望繼續領32二、國內外安全科學的發展歷程1.國外安全科學發展歷程16世紀，西方開始進入資本主義社會，至18世紀中葉，蒸汽機的發明使勞動生產率空前提高，但勞動者在自己創造的機器面前致病、致傷、致殘、致死的事故與手工時期相比也顯著地增加了。二、國內外安全科學的發展歷程33起初，資本所有者為了獲得最高利潤率，把保障工人安全、舒適和健康的一切措施視為不必要的浪費，甚至還把損害工人的生命和健康，壓低工人的生存條件本身看作不變資本使用上的節約，以此作為提高利潤的手段。后來，由于勞動者的斗爭和大生產的實際需要，迫使西方各國先后頒布勞動安全方面的法律和改善勞動條件的有關規定。這樣，資本所有者不得不拿出一定資金改善工人的勞動條件。同時需要一些工程技術人員、專家和學者研究生產過程中不安全、不衛生的問題。起初，資本所有者為了獲得最高利潤率，把保障工人安全、舒適和健34此后許多國家先后出現了防止生產事故和職業病的保險基金會等組織，并贊助建立了無利潤的科研機構。到20世紀初許多西方國家建立了與安全科學有關的組織和科研機構。從內容上看，有安全工程、衛生工程、人機工程、災害預防處理、預防事故的經濟學、職業病理論分析和科學防范等。此后許多國家先后出現了防止生產事故和職業病的保險基金會等組織35美國的安全教育發展較快，到70年代末，一部分大學設立了衛生工程、安全工程、安全管理、毒物學和安全教育方面的碩士和博士學位。日本在研究安全方面雖起步較晚，但發展卻較快，它注重吸收世界各國的經驗和教訓，在安全工程學這一科學技術層次上進行了研究和發展。美國的安全教育發展較快，到70年代末，一部分大學設立了衛生工36到1970年為止，日本大學增設了反應安全工程學、燃燒安全工程學、材料安全工程學和環境安全工程學等四個講座課程，繼而又在研究生院設置了碩士課程。至1977年，在日本大學中開設有關安全工程學講座課程或學科的總計為48個?，F在日本國內與安全工程有關的大學教育系和研究機構達76個，雜志36種，學會和協會33個。由于堅持安全工程學的研究和實踐，日本近20年來產業事故頻度率、死亡人數逐年下降，持續居世界最低水平，安全工程學在日本日益受到人們的重視。到1970年為止，日本大學增設了反應安全工程學、燃燒安全工程37 2.我國安全科學的發展歷程我國新中國成立后的安全科學從學科建設角度來講，大體可分為兩個階段：第一階段，從建國初期到70年代末；第二階段，即70年代末至今。 2.我國安全科學的發展歷程38從建國初期到70年代末，勞動保護的行政管理和業務監督、監察都得到了較好的發展，從中央到地方以及各類企業都設立了專門機構并配備了相當數量的專職人員。這時期安全科學研究和專業人才的培養教育工作剛剛起步。勞動保護方面的，即安全科學技術的研究機構，在50年代僅有勞動部勞動保護科學研究所、衛生部勞動衛生研究所、冶金部安全技術研究所以及煤炭科學研究院下設的部分研究室等有限的幾個科研部門，科研人員不超過千人。從建國初期到70年代末，勞動保護的行政管理和業務監督、監察都3970年代末至今，勞動保護的行政管理和宣傳教育工作得到加強。自1980年開始，每年開展全國安全月活動，為加強勞動保護干部的繼續工程教育和生產人員的職業安全教育，各省、市勞動部門已普遍建立勞動保護宣傳教育中心，大的工業企業還建立了勞動保護宣傳教育室。到1983年全國建成安全類科研機構31個，研究人員發展到4000余人。70年代末至今，勞動保護的行政管理和宣傳教育工作得到加強。自40教育部《高等學校工科本科專業目錄》下達后，至1984年7月，全國已有6所大學成立“安全工程”本科專業，開設“礦山通風與安全”和“航空環境控制與安全救生”兩個本科專業。目前安全工程專業，分布遍及煤炭、地質、石油、機械、化工、兵器等行業。在國內已形成具有一定規模，包括學歷教育（本科、碩士、博士、博士后）、繼續工程教育（安全專業人員的短期培訓）、職工安全教育和官員安全教育（任職資格安全教育和安全意識教育）的完整教學體系。教育部《高等學校工科本科專業目錄》下達后，至1984年7月，41 3.理論上，安全科學的發展階段經驗型階段（事后反饋決策型）：長期以來，人們認為安全僅僅以技術形式依附于生產，從屬于生產，僅僅在事故發生后進行調查研究、統計分析并提出響應的整改措施，以經驗作為科學，安全處于被動局面，人們對安全的理解與追求是自發的、模糊的。 3.理論上，安全科學的發展階段42事后預測型（預期控制型）：人們對安全有了新的認識，運用事件鏈分析、系統過程化、動態分析與控制等方法，達到防治事故的目的?？傊瑐鹘y的安全技術建立在事故統計基礎上，這基本屬于一種純反應式的。安全科學缺乏理性，人們僅僅在各種產業的局部領域發展和應用不同的安全技術，以至對安全規律的認識停留在相互隔離、重復、分散和彼此缺乏內在聯系的狀態。事后預測型（預期控制型）：人們對安全有了新的認識，運用事件鏈43綜合系統論（綜合對策型）：認為事故是人、技術與環境的綜合功能殘缺所致，安全問題的研究應放在開放系統中，建立安全的科學性、系統性、動態性。從事故的本質中去防治事故，揭示各種安全機理并將其系統化、理論化，變成指導解決各種具體安全問題的科學依據。在這一階段中安全科學不僅涉及人體科學和思維科學，而且涉及行為科學、自然科學、社會科學等所有大的科學門類。綜合系統論（綜合對策型）：認為事故是人、技術與環境的綜合功能44為了解決生產過程中勞動者的安全和健康，國內外對安全科學的研究已有足夠的深度和廣度。作為一門真正的交叉科學，安全科學正日益受到越來越多的重視。為了解決生產過程中勞動者的安全和健康，國內外對安全科學的研究45第二節安全科學的哲學基礎一、安全與危險的統一性和矛盾性安全與危險在所要研究的系統中是一對矛盾，它們相伴存在。安全是相對的，危險是絕對的。第二節安全科學的哲學基礎一、安全與危險的統一性和矛盾性46安全的相對性：首先，絕對安全的狀態是不存在的，系統的安全是相對于危險而言的；其次，安全標準是相對于人的認識和社會經濟的承受能力而言，拋開社會環境討論安全是不現實的；再次，人的認識是無限發展的，對安全機理和運行機制的認識也在不斷深化，即，安全對于人的認識而言具有相對性。安全的相對性：47危險的絕對性：危險的絕對性表現在事物一誕生危險就存在，中間過程中，危險性可能變大或變小，但不會消失，危險存在于一切系統的任何時間和空間中。不論我們的認識多么深刻，技術多么先進，設施多么完善，危險始終不會消失，人、機和環境綜合功能的殘缺始終存在。危險的絕對性：48安全與危險是一對矛盾，它具有矛盾的所有特性。一方面，雙方互相反對，互相排斥、互相否定，安全度越高危險勢就越小，安全度越小危險勢就越大；另一方面，安全與危險兩者互相依存，共同處于一個統一體中，存在著向對方轉化的趨勢。安全與危險這對矛盾的運動、變化和發展，推動著安全科學的發展和人類安全意識的進一步提高。安全與危險是一對矛盾，它具有矛盾的所有特性。49二、安全科學的聯系觀和系統觀客觀世界普遍聯系的觀點是唯物辯證法總的特征之一。在系統中對安全與危險造成影響的因素很多，因果關系錯綜復雜，安全科學要反映其內在規律性，必須全面地分析各要素，利用各個學科已取得的研究成果，對開放的大系統進行分析和綜合，找出安全的客觀規律和實現途徑。二、安全科學的聯系觀和系統觀50在多種原因中要注意區分主要原因和次要原因、內因和外因、直接原因和間接原因、客觀原因和主觀原因等。在全面分析因果聯系的基礎上集中力量抓住事物內部的主要矛盾進行分析和研究。在多種原因中要注意區分主要原因和次要原因、內因和外因、直接原51根據安全科學自身的特點，我們必須用系統的觀點進行分析。整體的運動特征應在比其組成要素更高的層次上進行描述，整體的功能不等于各組成要素的性質和功能的簡單疊加，而是大于部分要素性質與功能之和，它具有其要素所不具有的性質和功能。尤其對危險而言，一個危害因子與另一個危害因子相加不是兩個危害因子。根據安全科學自身的特點，我們必須用系統的觀點進行分析。52在安全領域中，各種安全和危險要素很多，疊加在一起整體影響力會大大增加，所以為了實現系統總體功能向有利方向發展，我們必須對各要素統籌兼顧，增加安全因子的整體功能，削弱危險因子的整體功能。決不能頭痛醫頭、彼此隔離，那樣會大大降低系統的安全功能。在安全領域中，各種安全和危險要素很多，疊加在一起整體影響力會53要素以一定的結構形成系統，各要素在系統中的地位會有一定的差異，尤其在復雜系統中，各要素的地位就更加復雜。安全這個復雜的大系統中，有些要素處于主導地位和支配地位，有些要素處于從屬地位和被支配地位，應注意各要素關系，以利于實現系統的整體安全。要素以一定的結構形成系統，各要素在系統中的地位會有一定的差異54三、安全中的質變與量變哲學中的量變與質變，在安全科學中表現為流變與突變。安全科學的流變與突變現象普遍存在。在歷史上人們往往只習慣于流變，而不習慣于突變。因為流變對人的感覺不明顯，而突變會對人造成嚴重的沖擊和傷害。三、安全中的質變與量變55恩格斯在《自然辯證法》中研究了流變和突變的范疇，認為流變是一種緩慢的變化過程，突變則是流變過程的中斷，是質的飛躍。流變和突變是量變和質變在自然界中的具體表現。恩格斯在《自然辯證法》中研究了流變和突變的范疇，認為流變是一56因此，流變和突變的范疇與量變和質變的范疇屬于不同的層次。一般說來，流變相當于量變，突變相當于質變。由此可見，無論是量變還是質變，都可能出現流變和突變兩種形式，都是流變和突變的統一。因此，流變和突變的范疇與量變和質變的范疇屬于不同的層次。一般57（1）流變與突變的相對性作為一對對立的概念，流變與突變是相互依存的。在安全科學的研究中，沒有絕對的流變和突變。離開了流變，就無所謂突變；離開了突變，流變也無從談起。事實上，要把影響安全的質劃分出流變和突變的界限是很困難的，因為事物的發展總保持自身的連續性，總在一切對立概念所反映的客觀內容之間存在中間過渡環節。（1）流變與突變的相對性作為一對對立的概念，流變與突變是相互58從某種意義上講，一切對立都是相對的。如河流的水位總在一定的范圍內變化，沒有超過河床，就什么事也不會發生；河水溢出了河床，就成了洪水。總之，在空間規模、時間速度、結構、形態及能量變化程度上或采取的形式上，流變與突變都只有相對意義。從某種意義上講，一切對立都是相對的。如河流的水位總在一定的范59（2）流變和突變的層次性在討論事物安全度的流變和突變時，總是聯系某一具體的物質層次。在同一物質層次上，流變和突變有其具體的表現形式，可以進行嚴格地界定。在這個意義上講不同物質層次的流變和突變有其不同的表現形式和質的規定。某種具體的安全變化過程，在低層次可以稱為突變，而在高層次則屬于流變。例如人體某一器官損傷，針對小區域來說，是一次突變事件；對整個人體而言，是綜合功能的流變。（2）流變和突變的層次性在討論事物安全度的流變和突變時，總是60（3）流變和突變的相互轉化在一定條件下，流變可以轉變為突變，突變也可以轉變為流變。流變表現為事物微小而緩慢的量的變化，突變表現為顯著而迅速的質的飛躍，在流變中往往也有部分質變（災變），在質變（災變）中也伴隨著量的變化。在質變發生之后，又會出現流變和突變的新周期，事物就是如此循環往復以至無窮地變化和轉化。（3）流變和突變的相互轉化在一定條件下，流變可以轉變為突變，61流變向突變的轉化，往往是在事物達到極端狀態后出現的質變過程?？词峭晟频氖挛?，由于某種隨機因素的影響，猛然間會發生雪崩式的變化。突變向流變的轉化與流變向突變的轉化不同，突變向流變的轉化往往是在事物發生突變后，在新質的規定下，出現平穩的變化狀態，開始新的變化周期，這時微小的擾動和漲落，對事物沒有明顯的影響。流變向突變的轉化，往往是在事物達到極端狀態后出現的質變過程。62四、安全問題的簡單性和復雜性，精確性和模糊性客觀世界是復雜的，同時又是簡單的。安全工程學所要研究的系統也是復雜和簡單的統一體。一方面，系統中包含無窮多層次的安全和不安全矛盾，相互間形成極為復雜的結構和功能，同時與外部世界又有多種多樣的聯系，存在多種相互作用；另一方面，系統又是可以分解的，任何復雜多樣的系統都可以分為簡單要素、元素、單元，可以看成許多單一的集合，內、外部的聯系和所遵循的基本規律往往又是簡單的。四、安全問題的簡單性和復雜性，精確性和模糊性63安全科學的認識，總是從模糊走向精確，模糊和精確是辯證統一的。安全與危險之間沒有精確的界限，是個模糊概念，但模糊又可用精確的數字來更好地進行解釋。精確和模糊是一個問題的兩個方面，模糊性可以說明精確性，適當的模糊反而精確。無疑，定性描述可指導實施建設性的和組織上的安全措施，并已對安全工程的不斷完善做出了很大貢獻。安全科學的認識，總是從模糊走向精確，模糊和精確是辯證統一的。64但是，就對技術裝備的了解來說，模糊定性描述的邊界太廣，在具體情況下，這種邊界將會降低安全程度，從而不能應用明確的相關準則。安全方面的欲求狀態因此不能精確地確定，還會導致欲求狀態和實際狀態之間的界限模糊。這就是人們在觀察同一實際情況時，有的認為是安全的，有的認為是不安全的。因此，在具體情況下，有必要處理好精確性和模糊性的關系。但是，就對技術裝備的了解來說，模糊定性描述的邊界太廣，在具體65五、安全事件的必然性和偶然性必然性就是客觀事物的聯系和發展中不可避免、一定如此的趨勢。偶然性是在事物發展過程中由于非本質的原因而產生的事件，它在事物的發展過程中可能出現，也可能不出現；可以這樣出現，也可以那樣出現。比如，具有自燃傾向的煤在富氧和蓄熱的條件下必然自燃，但條件的具備帶有很大的偶然性，且這種偶然性完全服從于火災系統內部隱藏的必然性。五、安全事件的必然性和偶然性66必然性和偶然性不僅相互聯系、相互依賴，而且在一定的條件下可以相互轉化。所以在處理系統安全問題時，對于有利的偶然因素我們應創造條件促使其發生，不能抱著“守株待兔”的僥幸心理；對于有害的偶然因素我們應盡可能地減弱和避免其影響，并做好應付突發事件的一切準備，做到有備無患。必然性和偶然性不僅相互聯系、相互依賴，而且在一定的條件下可以67安全科學作為一門新興的交叉學科，在分析與認識問題上一定要以它作為理論指導：第一，一切從實際出發，以客觀對象的全部事實及事實之間的相互關系為認識的出發點。每一次災害的前因后果都要客觀地分析，達到主觀與客觀的統一，印證事件從發生、發展到滅亡的全部過程。安全科學作為一門新興的交叉學科，在分析與認識問題上一定要以它68第二，在普遍聯系中把握事物的本質。任何一個事件的發生都不是孤立的，它同周圍事件有著密切聯系。這其中包括橫向縱向聯系、直接間接聯系、內部外部聯系、本質與非本質聯系、必然聯系和偶然聯系。要正確認識安全問題，就必須全面了解和具體分析事物客觀存在的復雜聯系，在眾多的聯系中找出事物直接的、內部的、本質的、必然的聯系，從而把握安全活動規律。第二，在普遍聯系中把握事物的本質。任何一個事件的發生都不是孤69第三，在動態中把握安全規律的方法。唯物辯證法不僅是聯系的學說，而且也是運動發展的學說，絕對靜止和不變的事物是不存在的，整個世界就是一個川流不息的運動發展過程。在安全學研究中，必須加入時間的概念，在動態中加以認識，打破僵化的思維模式和各種陳腐陋見，善于抓住安全度發展的趨勢和苗頭，不斷研究新情況和新問題，緊緊抓住對事物的未來分析，以加深對事物安全的現狀認識。第三，在動態中把握安全規律的方法。唯物辯證法不僅是聯系的學說70第四，矛盾分析法。矛盾分析法就是運用唯物辯證法關于矛盾學說的觀點，對客觀事物的矛盾進行辨證分析的方法。安全科學就是討論安全與危險這一對矛盾運動變化發展規律的科學。區分主要矛盾和次要矛盾、矛盾的主要方面和次要方面十分必要。矛盾在不同時期有各自不同的特殊性，這就使安全的發展，顯示出過程性和階段性。第四，矛盾分析法。矛盾分析法就是運用唯物辯證法關于矛盾學說的71第三節安全科學的流變-突變規律一、流變-突變理論的背景知識“流變”一詞來源于古希臘，意即萬物皆流，萬物皆變。山是靜止的，但經過長久的地質年代也可發生流變；水是可以流動的，不能施加任何剪切力，但在突然施加外力的情況下，亦可表現為靜止。突變一詞的本意有徹底轉變之意，最初提出是在1968年Thorn的《結構穩定性和形態發生學》著作中。第三節安全科學的流變-突變規律一、流變-突變理論的背景知72突變主要指事物從臨界破壞點向前發生的趨勢，具有質的徹底改變的意義，也就是說事物已不具有原來的性質或特征了。突變的發生有多種途徑，可以是跳躍式的，也可以是緩慢式的，但重要的一點是事物的性質發生了變化和事物的敏感程度增加了，某個因素的連續變化會導致系統形態的突然變化，即系統從一種形式突然跳躍到完全不同的另一種形式。突變主要指事物從臨界破壞點向前發生的趨勢，具有質的徹底改變的73流變和突變綜合起來形成流變一突變理論，它描述了事物從誕生-發展-消亡的全部過程。事物的運動變化，總是先從事物的誕生起進行流變，一種光滑的、連續不斷的變化。在整個變化過程中，可以感覺到事物狀態、性質的統一、相持和平衡，事物的本質屬性沒有發生變化。當事物流變到某一閾限值時，事物狀態、性質突然發生變化，導致新質的產生或功能和特征的完全喪失。流變和突變綜合起來形成流變一突變理論，它描述了事物從誕生-發74二、安全流變-突變的基本特征根據流變-突變的基本理論，一個事物從誕生到消亡是一個“安全流變與突變”的過程。所謂的“安全流變與突變”就是事物在發展過程中安全與危險的矛盾的運動過程。這一矛盾隨時間的運動過程就決定了事物發展各個階段的安全狀態。下面就礦山災害現象、人的傷亡過程、社會的變革或改革及機械災害過程等四方面的典型過程簡要敘述其“安全流變與突變”的基本特征。二、安全流變-突變的基本特征75（一）礦山災害在地下采礦過程中，常常伴有各種災害現象發生，自燃火災、煤與瓦斯突出、沖擊地壓、冒頂等。安全流變與突變圖（一）礦山災害在地下采礦過程中，常常伴有各種災害現象發生76煤炭自燃是煤與氧氣兩相組分在空間發生激烈化學反應的過程，常伴有放熱、發光以及生成新物質。按安全流變論，OA段是煤與氧氣接觸開始氧化階段，煤剛一暴露在空氣中，氧化速度特別快，但隨著熱量的放出和煤氧化復合物的產生，消耗掉周圍空間的大量氧氣，再由于復合物對深層煤樣的包裹，對煤的氧化過程有一個阻滯作用，所以氧化速度減慢，但氧化程度在不斷增加。煤的氧化產熱量和散發熱量大抵相同，氧化速度在A點后幾乎為一恒值，熱量略有聚積，溫度有所上升。該狀態可能持續一段時間，當溫升達到某一值時（B點）煤的氧化速度突然又要加快，產熱多，溫升更高，導致煤的氧化速度越來越快，一旦到達D點就自然發火，形成自燃火災，完成了煤的自燃突變。煤炭自燃是煤與氧氣兩相組分在空間發生激烈化學反應的過程，常伴77點B這個狀態點是個關鍵點，可對應一系列反映發火危險程度的參數。如t≥70℃，CO的濃度，煤的干熘產物量。C點是人為設置的報警點，BC段是處理火災措施段，時間可能很短，但是是處理火災的關鍵時期，如果處理適當，氧化速度可能下降，氧化程度不變，不能進一步形成自燃火災。點B這個狀態點是個關鍵點，可對應一系列反映發火危險程度的參數78（二）機械事故機械事故是由構成機械設備的部分元件的破壞磨損等機械因素造成的故障現象。每一種或每一臺新機器的投入使用就孕育著新的故障或事故的發生。由安全向危險轉化的過程也具有安全流變與突變圖所示的基本特征。（二）機械事故機械事故是由構成機械設備的部分元件的破壞磨損79縱軸表示機器的磨損老化程度（損傷量軸）。OA段為機器在投入使用初期的零部件跑合磨損段，具有減速增加磨損的特征；AB段為機器在初潮后損后的恒速磨損老化段，在此階段中機器的故障率較低，運行平穩；BC段是與元器件壽命相關的加速磨損老化段，在此階段中機器的故障率增高，磨損老化量劇增；C點為機器由安全流變向安全突變轉化的臨界磨損老化量。這一磨損老化曲線也已為試驗所證實。機械事故的全過程也同樣具有安全流變階段、安全突變階段、結束階段和后效階段4個階段?？v軸表示機器的磨損老化程度（損傷量軸）。OA段為機器在投入使80（三）社會變革或改革縱觀人類社會的發展史，每一次變革或改革都是從前一次變革或改革后就開始孕育和逐漸發展起來的。每一次變革或改革都是上層建筑與經濟基礎之間矛盾逐漸激化的結果。每一次變革或改革都是對原社會某些秩序的更新。因此，社會的發展和變革過程即是社會從一種安全狀態向另一種安全狀態的轉變過程，該過程也同樣具有安全流變與突變圖所示的基本特征。（三）社會變革或改革縱觀人類社會的發展史，每一次變革或改革81AB段：穩定發展階段；BC段表示管理體制阻礙生產力發展后的矛盾加劇階段；C點為矛盾激化程度的臨界值，即安全突變點。每一次變革或改革的全過程也同樣可分為變革或改革的安全流變階段、安全突變階段、結束階段和后效階段4個階段。AB段：穩定發展階段；BC段表示管理體制阻礙生產力發展后的矛82（四）人的衰亡過程人的整個生命過程是一個“安全流變與突變”過程。從生命誕生的時刻起就孕育著衰老和死亡的發生。圖中的縱軸代表人體的衰老度（或損傷量軸）。曲線的OA段為從生命誕生到青春期結束這一生命階段，該階段中人體的發育速度逐漸減緩（也即是生命衰老的減速增加）；AB段為青春期結束到老年期開始這一人體穩定衰老階段；BC段為人體進入到老年期后的加速衰老階段；C為生命衰亡的臨界值。（四）人的衰亡過程人的整個生命過程是一個“安全流變與突變”83上述的人體“安全流變與突變”過程已為生理學所證實。生命的衰亡過程同樣具有4個階段，即生命的安全流變階段、安全突變階段、結束階段和后效階段4個階段。生命的安全突變階段是指疾病在人體內的擴散和暴發；結束階段是指知覺的喪失和血液的停止流動；后效階段是指尸體的僵化和腐爛。因此，生孕育著死，死孕育著生，人類就是在這種無限的循環中得以延續。上述的人體“安全流變與突變”過程已為生理學所證實。生命的衰亡84人從開始進入工作狀態就孕育著新的危險狀態的發生，整個過程也存在著同樣的規侓。縱軸表示人體傷亡事故發生的概率（危險度）。曲線的OA段表示人開始進入工作環境接觸工作對象時對工作環境和工作對象的認識過程，在該階段中事故發生的概率減速增加；AB段為對工作環境和對象熟悉后的傷亡事故發生概率的穩定增加段，該階段中人的精力充沛并易于集中；BC段表示隨工作時間增長人的精力開始分散，反應速度下降，身體疲勞，感覺閾限增大而導致的危險度加速增長段。C為危險度的臨界值。因此，正確地確定工作時間使其在人體的適當承受能力之內對安全生產是非常重要的。人從開始進入工作狀態就孕育著新的危險狀態的發生，整個過程也存85（五）安全流變-突變論事物“安全流變與突變”的全過程可以表述為：當某一新事物誕生后的初期（OA階段），其損傷量隨時間呈減速遞增，新秩序在此期間逐漸形成和完善。當新秩序發展到成熟階段時（AB階段），完善的新秩序使損傷量勻速緩慢增加。經過一個穩定增加的時期后，原秩序將再次向無序方向發展，進而使損傷量值開始加速增大（BC段）。任何事物都具有其固有的損傷量承受能力或界限，超出此限后，事物將發生安全突變。事物發生安全突變時的損傷值即為該事物的臨界損傷量。當原秩序被破壞后，事物又開始回歸到一個新的安全狀態，即損傷量為新的近似零值，原事物的秩序消失，從而又形成了另一個同類新事物誕生的起點（O點）。物質世界就是在安全到危險的無限循環中存在和發展。（五）安全流變-突變論事物“安全流變與突變”的全過程可以表86相關概念概念1安全：是一個相對的狀態概念，是認識主體在某一限度內受到損傷和威脅的狀態。概念2危險：是一個相對的狀態概念，是認識主體受到損傷和威脅超過某一限度的狀態。相關概念概念187（l）危險源：是認識主體中產生和強化負效應的核心，是危險能量暴發點。（2）危險場：是危險源對某些受體形成損害的威脅范圍，表示傷害的終結域。這種范圍可以具有時間和空間的特征，即在時間和空間上可以度量，可以劃出邊界范圍，危險場既與危險源的強度有關，又與受體的承受能力有關，是一個可度量的安全量。（3）危險梯度：在危險場中，危險程度的變化率，即危險源釋放的能量因受體或環境的變化率。（4）危及勢：是系統功能殘缺或喪失后造成的損害總和。（l）危險源：是認識主體中產生和強化負效應的核心，是危險能量88概念3災害：是指事物原來的秩序發生崩潰的狀態，是事物達到損傷極限而發生質變的狀態，是事物不安全狀態的極限。概念389（1）自然災害：是以自然變異為主要原因而產生的并表現為自然態的災合如地震、風暴等。（2）人為災害：以人為主要原因而造成的災害。如交通事故、過度采伐森林引起水土流失導致的江河決堤等。（3）事故：也是災害的一個下屬概念，是一種復雜的系統功能喪失現象，其中滲入了多個機體的復雜作用和開放系統的社會藝術作用，是一種已發事件。（1）自然災害：是以自然變異為主要原因而產生的并表現為自然態90概念4秩序：系統自身的組成、結構和內部運行規律，主要指系統進行物質、能量、信息等交換過程中的所有運行機制。概念5風險：是對認識主體可能發生災害后果的定量描述，是一定時期產生災害事件的概率與有害事件危及勢的乘積。概念491概念6安全損傷：事物在內外因的作用下隨時間的破壞量。按損傷生成的時間前后可分為原生損傷、后生損傷和災變損傷；按損傷程度的大小可分為本質損傷和非本質損傷；按產生損傷的原因可分為內部因素損傷和外部因素損傷。概念7安全度：為了定量地描述事物安全流變-突變過程，需引人一個衡量損傷程度的量，即安全度，它是描述事物保持在安全狀態的概率值。概念692概念8安全流變：是一個量變過程概念，是事物損傷隨時間的漸變積累演化描述。概念9安全突變：是一個質變過程概念，是事物損傷隨時間的漸變積累演化達到事物自身極限后的瞬變過程描述。概念893概念10安全外因：影響事物安全程度的外部因素，指事物周圍所有對事物本身有影響的集合作。從能否宏觀可見或表現的角度，分為顯現因素和隱性因素；從世界的本源的角度分為物質因素和意識因素。概念11安全內因：影響事物安全程度的內部因素，指事物內部結構、組成、形態等相互作用、相互影響的集合作。它包括本質構件（結構、組成）、流變過程函數、邊界密度。概念1094本章小結1、安全科學的發展歷程。2、安全科學的哲學特征。3、安全的流變-突變規律，并應用其解釋事故的災害過程。本章小結1、安全科學的發展歷程。95謝謝！謝謝！96第二章安全科學的基礎理論第二章安全科學的基礎理論97第一節安全問題及安全科學的發展歷程一、安全問題安全是人類生存、生產、生活和發展過程中永恒的主題。隨著科技與經濟的迅猛發展，安全科學的日臻完善，安全工程類專業已成為高等學校重點建設的學科專業之一。第一節安全問題及安全科學的發展歷程一、安全問題98在石器時代，人類的祖先挖穴而居，棲樹而息，完全是大自然的一部分，是一種純粹的“自然存在物”，完全依附于自然。當時的人類，在自然界面前軟弱被動，不僅承受雷、電、風暴、地震和火災等自然災害的困擾，甚至野獸的侵襲也可以造成局部氏族部落的消亡。在這一時期，人類的安全問題主要來自自然災害，人們一切活動受周圍環境控制，處于被動適應地位。在石器時代，人類的祖先挖穴而居，棲樹而息，完全是大自然的一部99跨入農業社會后，人類開始逐漸擺脫大自然的桎梏，但在人類改造自然，創造人類文明的過程中，人為災害也越來越多了起來。在這一時期由于人類對客觀世界的認識還十分膚淺；與大自然抗爭的手段也十分簡單、有限；利用大自然的資源也是最基本的——水和土。安全問題也比較簡單，主要表現在自然災害和人為災害。跨入農業社會后，人類開始逐漸擺脫大自然的桎梏，但在人類改造自100在工業時代，人類利用技術開發資源、制造機器，可以說技術無處不在。技術給人類帶來了文明和財富，同時也伴隨著新的災難。現代高科技的發展更是喜憂摻半。人類在20世紀所創造的成就多于19世紀前人類所創造的全部，但是20世紀人類所經受的災害事故比歷史上任何一個時期都更慘重、更從根本上危及人類的生存。在工業時代，人類利用技術開發資源、制造機器，可以說技術無處不101人類經受的主要災害重點體現在以下幾個方面：1、工業、礦山災害2、交通運輸事故3、化學污染問題4、大氣污染問題5、核災害6、航天航空工業災害人類經受的主要災害重點體現在以下幾個方面：1021、工業、礦山災害現代工業使人們的文明程度大大提高，生產力高度發展，但是帶來現代文明的科技革命是一把“雙刃劍”，不僅創造了巨大的財富，而且為人類帶來了前所未有的各種災害。舉世關注的日本骨痛病就是由于二次世界大戰期間廢棄的鎘渣污染了土壤和稻米而造成的。經過20多年的潛伏后，1955年到1972年間，鎘渣數次危害人類，致使280人患骨痛病和128人死亡。1、工業、礦山災害現代工業使人們的文明程度大大提高，生產力高103汽車在為人類帶來巨大經濟效益和許多生活便利的同時，排出的氮氧化物、硫化物等廢氣毒害了人體本身。醫藥在延長人類生命消除病痛的同時，也造成了藥害，并且它的副作用還會給人類帶來深遠的影響；空調、冰箱為我們帶來舒適，但它釋放的氯氟碳化物卻破壞了大氣中作為人類的保護傘——臭氧層。汽車在為人類帶來巨大經濟效益和許多生活便利的同時，排出的氮氧104現代工業使人們的文明程度大大提高，生產力高度發展，但是帶來現代文明的科技革命是一把“雙刃劍”，不僅創造了巨大的財富，而且為人類帶來了前所未有的各種災害?？茖W技術的進步在很大程度上改變了災害的原有屬性，使許多自然災害成為人為災害，使許多危害程度輕的災害上升為人類無法控制、造成巨大損失的災難?，F代工業使人們的文明程度大大提高，生產力高度發展，但是帶來現105眾所周知，煤炭在我國能源結構中占有舉足輕重的地位，但是煤礦開采又給我們的環境帶來了巨大的災害。 ……世界上最大的瓦斯爆炸事故是日本帝國主義侵占我國東北期間，遼寧本溪煤礦發生的瓦斯、煤塵爆炸，死亡1549人。眾所周知，煤炭在我國能源結構中占有舉足輕重的地位，但是煤礦開1062交通運輸事故自1885年1月29日德國研制成功世界上第一輛汽車后，給人們帶來了數不盡的生活便利、經濟效益和社會繁榮。然而，它又引發出接連不斷的人為災害，使人類蒙受了難以計數的損失。2交通運輸事故自1885年1月29日德國研制成功世界上第107據英國官方統計：1986年英國共發生交通事故21.5萬起，其中死亡人數達5400人，比1985年的死亡人數上升4％，重傷人數為6.9萬人，輕傷21.7萬人。據美國國家安全委員會統計，在美國，每11分鐘就有一人死于交通事故，每18分鐘就有一人傷于交通事故，每年約有15萬人因交通事故而成為殘廢，有10萬個家庭因交通事故而發生不幸。據英國官方統計：1986年英國共發生交通事故21.5萬起，其1082、安全科學的基礎理論課件1092、安全科學的基礎理論課件1102、安全科學的基礎理論課件111自汽車問世100多年來，全世界已有2200萬人死于交通事故?，F在，世界交通事故傷亡人數遠遠超過有史以來任何一年戰爭傷亡人數，或瘟疫死亡人數。這就使安全問題隨著人類科學技術和文明程度的提高由戰爭、傳染病轉到交通、污染方面了。自汽車問世100多年來，全世界已有2200萬人死于交通事故1123化學污染問題化學工業的誕生，人們對物質的認識達到了一個新的境界，從此創造了許多從前所沒有的東西，大大地促進了人類社會生產力水平的提高。但是它給人類的生存環境也帶來了巨大的破壞。它污染了空氣和水源，侵蝕了土壤，擾亂了地球的大氣循環、化學循環和生物循環，使地球患上“綜合不適癥”。3化學污染問題化學工業的誕生，人們對物質的認識達到了一個113目前，全世界55000m3左右的淡水被污染，水污染造成的疾病在發展中國家呈上升趨勢。1980年發展中國家約3／5的人口難以獲得安全飲用水，18億人因污染水而遭受中毒性疾病的威脅，僅1984年10月～1987年4月期間，由于不安全飲用水和營養不良，全球大約有6000萬人死于腹瀉。每天至少有2.5萬人因飲用惡質水而死亡。目前，全世界55000m3左右的淡水被污染，水污染造成的疾病114由于自然環境的嚴重污染，人類失去了無數賴以生存的動植物。據估計，地球上曾有過40億種生物，現在大約只剩250萬種。由于生存環境的惡化，物種滅絕的速度越來越快。就鳥類而言，在1600年～1900年這300年間，滅絕75種，平均每4年滅絕一種。進入20世紀以后，每年就滅絕一種，現在是每天滅絕一種，進而每小時滅絕一種。由于自然環境的嚴重污染，人類失去了無數賴以生存的動植物。115專家認為，現在全世界約有25000種植物和1000多個種及亞種的脊椎動物瀕臨滅絕的危險。物種的滅絕使遺傳的多樣性遭到破壞，對人類而言，完全是一種無法彌補的損失。專家認為，現在全世界約有25000種植物和1000多個種及1164大氣污染間題大約在200年前，工業革命改變了古老的農業社會，創造了一個嶄新的文明?？茖W技術的進步推動了社會生產力的飛速發展。人類改造自然的能力大大提高了，人與自然的關系日益深化，同時矛盾也日益激化。首先從燃煤、燃油的工業煙囪中噴出的滾滾濃煙，把大量的煙塵和有毒氣體排向空中，導致嚴重的環境污染。1952年霧都倫敦，從12月5日到12月8日，低空煙霧郁積4天不散，4000多人因此而喪生。4大氣污染間題大約在200年前，工業革命改變了古老的農業1172、安全科學的基礎理論課件1181985年，科學家們首次發現南極上空有一個大小如美國國土面積的臭氧層空洞，1988年北極又發現一個如格陵蘭島一樣大的臭氧層空洞。臭氧層能吸收太陽表面輻射的大量紫外線，保護生物免遭傷害。臭氧層的耗竭便會形成空洞，在空洞下，過多的紫外線就會輻射到地球表面，造成谷物減產，并使皮膚癌和眼疾病患者增加。經研究發現是氟利昂等氯氟碳化物大量溢入大氣的結果，僅一個氯原子就可以破壞十萬個臭氧分子1985年，科學家們首次發現南極上空有一個大小如美國國土面積1192、安全科學的基礎理論課件12020世紀以前高空大氣中氯濃度為0.6％，而現在上升到3.5％。大氣除受到有毒氣體污染外，還受到大量工廠排出的粉塵污染。據統計，地球上每年的降塵量達到1×106～3.7×107t（1億～3.7億噸），許多工業城市每年每平方千米平均降塵量為500t，個別城市高達1000t。20世紀以前高空大氣中氯濃度為0.6％，而現在上升到3.51215核災害核能的開發和利用給能源危機帶來了新的希望。核反應堆在世界各國陸續建成，在緩解能源危機的同時，也會由于失控而造成人員傷亡，無數動植物滅絕；核能所帶來的環境災害更不能低估。開發原子能是20世紀最令人望而生畏的遺產。核能的可怕之處就是放射性物質的輻射物。它可以殺傷動植物的細胞分子，破壞人體的DNA分子并誘發癌癥，同時也會給下一代留下先天性缺陷。討論：核能的利用5核災害核能的開發和利用給能源危機帶來了新的希望。核反1221979年3月28日凌晨，美國三里島核電站發生了大量放射性氣體和氣溶膠外泄事件；1986年4月26日，前蘇聯切爾諾貝利核電站發生了嚴重的堆芯爆炸事件，巨量放射性物質隨氣流迅速蔓延，周圍居民都不同程度地受到核輻射，其中受到嚴重輻射的有237人，有的輻射灼傷面積高達90％，共有28人死亡，24人殘廢。這次事故直接經濟損失達80多億盧布，并使8萬多人口的普里皮亞特城市成為一座“死城”，而且放射性物質在高空氣流的作用下，飄向瑞典、芬蘭、丹麥和挪威等北歐國家，引起這些國家政府和人民的極大恐慌。1979年3月28日凌晨，美國三里島核電站發生了大量放射性氣1236航天航空工業災害空難或航空災難狹義地指由于不可抗拒的原因或人為因素造成的飛機失事，并由此帶來災難性的人員傷亡和財產損失。通常與“空難”意義相同的詞匯還有“飛機墜落事件”或“墜機事件”。漢語中對各種飛行器包括各種載人航空飛行器在起飛、飛行或降落過程中，或載人航天飛行器在起飛、空中飛行或降落過程中，由于人為因素或不可抗拒的原因導致的災難性損失，對此類事件統稱為空難，如對美國哥倫比亞號航天飛機的失事有時稱為“哥倫比亞空難”。6航天航空工業災害空難或航空災難狹義地指由于不可抗拒的1242、安全科學的基礎理論課件125據國際勞工組織報告，全球每年約有320萬人死于技術失控或失策而導致災難；這占各類死亡人數的5.2％，列于人類死因順序的第三位；并且每死亡一人就有四人留下永久性殘疾，每年造成的直接經濟損失高達國民生產總值的2.5％（損失指數），為此人類要拿出國民生產總值3.5％用于應急救援。據國際勞工組織報告，全球每年約有320萬人死于技術失控或失126我國的災害與安全問題也是比較突出的，是世界上少有的幾個災害大國之一。森林火災、紡織廠爆炸、空難與車禍、空氣與水的污染以及水土流失也尤為嚴重。我國“八五”期間每年平均技術災難直接經濟損失300多億元，國家每年拿450億元用于應急救援。我國的災害與安全問題也是比較突出的，是世界上少有的幾個災害大127這些殘酷的、無情的技術災害使人們深深地認識到：人類期望繼續領受技術益處的同時，又憎恨由其導致的惡果。隨著現代科學技術的高速發展，技術在人類的生產和生活活動中越來越變得大規?；?、普及化和復雜化。這種狀況使得技術帶來的益處與惡果之間的矛盾越來越激烈和尖銳，這就迫切地需要發展一門新的交叉科學——安全科學。這些殘酷的、無情的技術災害使人們深深地認識到：人類期望繼續領128二、國內外安全科學的發展歷程1.國外安全科學發展歷程16世紀，西方開始進入資本主義社會，至18世紀中葉，蒸汽機的發明使勞動生產率空前提高，但勞動者在自己創造的機器面前致病、致傷、致殘、致死的事故與手工時期相比也顯著地增加了。二、國內外安全科學的發展歷程129起初，資本所有者為了獲得最高利潤率，把保障工人安全、舒適和健康的一切措施視為不必要的浪費，甚至還把損害工人的生命和健康，壓低工人的生存條件本身看作不變資本使用上的節約，以此作為提高利潤的手段。后來，由于勞動者的斗爭和大生產的實際需要，迫使西方各國先后頒布勞動安全方面的法律和改善勞動條件的有關規定。這樣，資本所有者不得不拿出一定資金改善工人的勞動條件。同時需要一些工程技術人員、專家和學者研究生產過程中不安全、不衛生的問題。起初，資本所有者為了獲得最高利潤率，把保障工人安全、舒適和健130此后許多國家先后出現了防止生產事故和職業病的保險基金會等組織，并贊助建立了無利潤的科研機構。到20世紀初許多西方國家建立了與安全科學有關的組織和科研機構。從內容上看，有安全工程、衛生工程、人機工程、災害預防處理、預防事故的經濟學、職業病理論分析和科學防范等。此后許多國家先后出現了防止生產事故和職業病的保險基金會等組織131美國的安全教育發展較快，到70年代末，一部分大學設立了衛生工程、安全工程、安全管理、毒物學和安全教育方面的碩士和博士學位。日本在研究安全方面雖起步較晚，但發展卻較快，它注重吸收世界各國的經驗和教訓，在安全工程學這一科學技術層次上進行了研究和發展。美國的安全教育發展較快，到70年代末，一部分大學設立了衛生工132到1970年為止，日本大學增設了反應安全工程學、燃燒安全工程學、材料安全工程學和環境安全工程學等四個講座課程，繼而又在研究生院設置了碩士課程。至1977年，在日本大學中開設有關安全工程學講座課程或學科的總計為48個。現在日本國內與安全工程有關的大學教育系和研究機構達76個，雜志36種，學會和協會33個。由于堅持安全工程學的研究和實踐，日本近20年來產業事故頻度率、死亡人數逐年下降，持續居世界最低水平，安全工程學在日本日益受到人們的重視。到1970年為止，日本大學增設了反應安全工程學、燃燒安全工程133 2.我國安全科學的發展歷程我國新中國成立后的安全科學從學科建設角度來講，大體可分為兩個階段：第一階段，從建國初期到70年代末；第二階段，即70年代末至今。 2.我國安全科學的發展歷程134從建國初期到70年代末，勞動保護的行政管理和業務監督、監察都得到了較好的發展，從中央到地方以及各類企業都設立了專門機構并配備了相當數量的專職人員。這時期安全科學研究和專業人才的培養教育工作剛剛起步。勞動保護方面的，即安全科學技術的研究機構，在50年代僅有勞動部勞動保護科學研究所、衛生部勞動衛生研究所、冶金部安全技術研究所以及煤炭科學研究院下設的部分研究室等有限的幾個科研部門，科研人員不超過千人。從建國初期到70年代末，勞動保護的行政管理和業務監督、監察都13570年代末至今，勞動保護的行政管理和宣傳教育工作得到加強。自1980年開始，每年開展全國安全月活動，為加強勞動保護干部的繼續工程教育和生產人員的職業安全教育，各省、市勞動部門已普遍建立勞動保護宣傳教育中心，大的工業企業還建立了勞動保護宣傳教育室。到1983年全國建成安全類科研機構31個，研究人員發展到4000余人。70年代末至今，勞動保護的行政管理和宣傳教育工作得到加強。自136教育部《高等學校工科本科專業目錄》下達后，至1984年7月，全國已有6所大學成立“安全工程”本科專業，開設“礦山通風與安全”和“航空環境控制與安全救生”兩個本科專業。目前安全工程專業，分布遍及煤炭、地質、石油、機械、化工、兵器等行業。在國內已形成具有一定規模，包括學歷教育（本科、碩士、博士、博士后）、繼續工程教育（安全專業人員的短期培訓）、職工安全教育和官員安全教育（任職資格安全教育和安全意識教育）的完整教學體系。教育部《高等學校工科本科專業目錄》下達后，至1984年7月，137 3.理論上，安全科學的發展階段經驗型階段（事后反饋決策型）：長期以來，人們認為安全僅僅以技術形式依附于生產，從屬于生產，僅僅在事故發生后進行調查研究、統計分析并提出響應的整改措施，以經驗作為科學，安全處于被動局面，人們對安全的理解與追求是自發的、模糊的。 3.理論上，安全科學的發展階段138事后預測型（預期控制型）：人們對安全有了新的認識，運用事件鏈分析、系統過程化、動態分析與控制等方法，達到防治事故的目的?？傊瑐鹘y的安全技術建立在事故統計基礎上，這基本屬于一種純反應式的。安全科學缺乏理性，人們僅僅在各種產業的局部領域發展和應用不同的安全技術，以至對安全規律的認識停留在相互隔離、重復、分散和彼此缺乏內在聯系的狀態。事后預測型（預期控制型）：人們對安全有了新的認識，運用事件鏈139綜合系統論（綜合對策型）：認為事故是人、技術與環境的綜合功能殘缺所致，安全問題的研究應放在開放系統中，建立安全的科學性、系統性、動態性。從事故的本質中去防治事故，揭示各種安全機理并將其系統化、理論化，變成指導解決各種具體安全問題的科學依據。在這一階段中安全科學不僅涉及人體科學和思維科學，而且涉及行為科學、自然科學、社會科學等所有大的科學門類。綜合系統論（綜合對策型）：認為事故是人、技術與環境的綜合功能140為了解決生產過程中勞動者的安全和健康，國內外對安全科學的研究已有足夠的深度和廣度。作為一門真正的交叉科學，安全科學正日益受到越來越多的重視。為了解決生產過程中勞動者的安全和健康，國內外對安全科學的研究141第二節安全科學的哲學基礎一、安全與危險的統一性和矛盾性安全與危險在所要研究的系統中是一對矛盾，它們相伴存在。安全是相對的，危險是絕對的。第二節安全科學的哲學基礎一、安全與危險的統一性和矛盾性142安全的相對性：首先，絕對安全的狀態是不存在的，系統的安全是相對于危險而言的；其次，安全標準是相對于人的認識和社會經濟的承受能力而言，拋開社會環境討論安全是不現實的；再次，人的認識是無限發展的，對安全機理和運行機制的認識也在不斷深化，即，安全對于人的認識而言具有相對性。安全的相對性：143危險的絕對性：危險的絕對性表現在事物一誕生危險就存在，中間過程中，危險性可能變大或變小，但不會消失，危險存在于一切系統的任何時間和空間中。不論我們的認識多么深刻，技術多么先進，設施多么完善，危險始終不會消失，人、機和環境綜合功能的殘缺始終存在。危險的絕對性：144安全與危險是一對矛盾，它具有矛盾的所有特性。一方面，雙方互相反對，互相排斥、互相否定，安全度越高危險勢就越小，安全度越小危險勢就越大；另一方面，安全與危險兩者互相依存，共同處于一個統一體中，存在著向對方轉化的趨勢。安全與危險這對矛盾的運動、變化和發展，推動著安全科學的發展和人類安全意識的進一步提高。安全與危險是一對矛盾，它具有矛盾的所有特性。145二、安全科學的聯系觀和系統觀客觀世界普遍聯系的觀點是唯物辯證法總的特征之一。在系統中對安全與危險造成影響的因素很多，因果關系錯綜復雜，安全科學要反映其內在規律性，必須全面地分析各要素，利用各個學科已取得的研究成果，對開放的大系統進行分析和綜合，找出安全的客觀規律和實現途徑。二、安全科學的聯系觀和系統觀146在多種原因中要注意區分主要原因和次要原因、內因和外因、直接原因和間接原因、客觀原因和主觀原因等。在全面分析因果聯系的基礎上集中力量抓住事物內部的主要矛盾進行分析和研究。在多種原因中要注意區分主要原因和次要原因、內因和外因、直接原147根據安全科學自身的特點，我們必須用系統的觀點進行分析。整體的運動特征應在比其組成要素更高的層次上進行描述，整體的功能不等于各組成要素的性質和功能的簡單疊加，而是大于部分要素性質與功能之和，它具有其要素所不具有的性質和功能。尤其對危險而言，一個危害因子與另一個危害因子相加不是兩個危害因子。根據安全科學自身的特點，我們必須用系統的觀點進行分析。148在安全領域中，各種安全和危險要素很多，疊加在一起整體影響力會大大增加，所以為了實現系統總體功能向有利方向發展，我們必須對各要素統籌兼顧，增加安全因子的整體功能，削弱危險因子的整體功能。決不能頭痛醫頭、彼此隔離，那樣會大大降低系統的安全功能。在安全領域中，各種安全和危險要素很多，疊加在一起整體影響力會149要素以一定的結構形成系統，各要素在系統中的地位會有一定的差異，尤其在復雜系統中，各要素的地位就更加復雜。安全這個復雜的大系統中，有些要素處于主導地位和支配地位，有些要素處于從屬地位和被支配地位，應注意各要素關系，以利于實現系統的整體安全。要素以一定的結構形成系統，各要素在系統中的地位會有一定的差異150三、安全中的質變與量變哲學中的量變與質變，在安全科學中表現為流變與突變。安全科學的流變與突變現象普遍存在。在歷史上人們往往只習慣于流變，而不習慣于突變。因為流變對人的感覺不明顯，而突變會對人造成嚴重的沖擊和傷害。三、安全中的質變與量變151恩格斯在《自然辯證法》中研究了流變和突變的范疇，認為流變是一種緩慢的變化過程，突變則是流變過程的中斷，是質的飛躍。流變和突變是量變和質變在自然界中的具體表現。恩格斯在《自然辯證法》中研究了流變和突變的范疇，認為流變是一152因此，流變和突變的范疇與量變和質變的范疇屬于不同的層次。一般說來，流變相當于量變，突變相當于質變。由此可見，無論是量變還是質變，都可能出現流變和突變兩種形式，都是流變和突變的統一。因此，流變和突變的范疇與量變和質變的范疇屬于不同的層次。一般153（1）流變與突變的相對性作為一對對立的概念，流變與突變是相互依存的。在安全科學的研究中，沒有絕對的流變和突變。離開了流變，就無所謂突變；離開了突變，流變也無從談起。事實上，要把影響安全的質劃分出流變和突變的界限是很困難的，因為事物的發展總保持自身的連續性，總在一切對立概念所反映的客觀內容之間存在中間過渡環節。（1）流變與突變的相對性作為一對對立的概念，流變與突變是相互154從某種意義上講，一切對立都是相對的。如河流的水位總在一定的范圍內變化，沒有超過河床，就什么事也不會發生；河水溢出了河床，就成了洪水?？傊诳臻g規模、時間速度、結構、形態及能量變化程度上或采取的形式上，流變與突變都只有相對意義。從某種意義上講，一切對立都是相對的。如河流的水位總在一定的范155（2）流變和突變的層次性在討論事物安全度的流變和突變時，總是聯系某一具體的物質層次。在同一物質層次上，流變和突變有其具體的表現形式，可以進行嚴格地界定。在這個意義上講不同物質層次的流變和突變有其不同的表現形式和質的規定。某種具體的安全變化過程，在低層次可以稱為突變，而在高層次則屬于流變。例如人體某一器官損傷，針對小區域來說，是一次突變事件；對整個人體而言，是綜合功能的流變。（2）流變和突變的層次性在討論事物安全度的流變和突變時，總是156（3）流變和突變的相互轉化在一定條件下，流變可以轉變為突變，突變也可以轉變為流變。流變表現為事物微小而緩慢的量的變化，突變表現為顯著而迅速的質的飛躍，在流變中往往也有部分質變（災變），在質變（災變）中也伴隨著量的變化。在質變發生之后，又會出現流變和突變的新周期，事物就是如此循環往復以至無窮地變化和轉化。（3）流變和突變的相互轉化在一定條件下，流變可以轉變為突變，157流變向突變的轉化，往往是在事物達到極端狀態后出現的質變過程?？词峭晟频氖挛?，由于某種隨機因素的影響，猛然間會發生雪崩式的變化。突變向流變的轉化與流變向突變的轉化不同，突變向流變的轉化往往是在事物發生突變后，在新質的規定下，出現平穩的變化狀態，開始新的變化周期，這時微小的擾動和漲落，對事物沒有明顯的影響。流變向突變的轉化，往往是在事物達到極端狀態后出現的質變過程。158四、安全問題的簡單性和復雜性，精確性和模糊性客觀世界是復雜的，同時又是簡單的。安全工程學所要研究的系統也是復雜和簡單的統一體。一方面，系統中包含無窮多層次的安全和不安全矛盾，相互間形成極為復雜的結構和功能，同時與外部世界又有多種多樣的聯系，存在多種相互作用；另一方面，系統又是可以分解的，任何復雜多樣的系統都可以分為簡單要素、元素、單元，可以看成許多單一的集合，內、外部的聯系和所遵循的基本規律往往又是簡單的。四、安全問題的簡單性和復雜性，精確性和模糊性159安全科學的認識，總是從模糊走向精確，模糊和精確是辯證統一的。安全與危險之間沒有精確的界限，是個模糊概念，但模糊又可用精確的數字來更好地進行解釋。精確和模糊是一個問題的兩個方面，模糊性可以說明精確性，適當的模糊反而精確。無疑，定性描述可指導實施建設性的和組織上的安全措施，并已對安全工程的不斷完善做出了很大貢獻。安全科學的認識，總是從模糊走向精確，模糊和精確是辯證統一的。160但是，就對技術裝備的了解來說，模糊定性描述的邊界太廣，在具體情況下，這種邊界將會降低安全程度，從而不能應用明確的相關準則。安全方面的欲求狀態因此不能精確地確定，還會導致欲求狀態和實際狀態之間的界限模糊。這就是人們在觀察同一實際情況時，有的認為是安全的，有的認為是不安全的。因此，在具體情況下，有必要處理好精確性和模糊性的關系。但是，就對技術裝備的了解來說，模糊定性描述的邊界太廣，在具體161五、安全事件的必然性和偶然性必然性就是客觀事物的聯系和發展中不可避免、一定如此的趨勢。偶然性是在事物發展過程中由于非本質的原因而產生的事件，它在事物的發展過程中可能出現，也可能不出現；可以這樣出現，也可以那樣出現。比如，具有自燃傾向的煤在富氧和蓄熱的條件下必然自燃，但條件的具備帶有很大的偶然性，且這種偶然性完全服從于火災系統內部隱藏的必然性。五、安全事件的必然性和偶然性162必然性和偶然性不僅相互聯系、相互依賴，而且在一定的條件下可以相互轉化。所以在處理系統安全問題時，對于有利的偶然因素我們應創造條件促使其發生，不能抱著“守株待兔”的僥幸心理；對于有害的偶然因素我們應盡可能地減弱和避免其影響，并做好應付突發事件的一切準備，做到有備無患。必然性和偶然性不僅相互聯系、相互依賴，而且在一定的條件下可以163安全科學作為一門新興的交叉學科，在分析與認識問題上一