安全学原理 教学教案(全套）

Chap. 1 绪论 Intruduction 本章学习要点： 安全及安全科学 安全基本概念及特征 安全科学及其特征 安全科学研究对象 安全科学及相关科学体系 一、概述 安全学原理，就是伤亡事故发生、发展及预防原理，是安全科学的基础理论之一，是指到安全工作实践的基础理论。 安全，是人类生存和发展的最基本要求，是生命与健康的基本保障；人类的一切生活、生产活动都源于生命的存在，如果人们失去了生命，也就失去了一切，所以安全就是生命。 安全的广义含义包括人自身的健康与卫生；生活；生产环境的舒适与优美。 纵观人类社会的进步与发展历程，安全思想贯穿其始终。 农业经济时代：人类为了满足自我基本安全生存条件的需要，学会了利用大自然并尽可能逃避各种灾难，形成了最基本的安全观。 工业经济时代：人类对自然界有了进一步的了解，发明了能够代替人做工的普通机械和动力机器，进一步改善了自身的安全生存条件和劳动条件，学会了分工协作，开发利用大自然并于各种灾害事故进行斗争，各个行业经过无数血的教训形成了各自较为系统的安全理论与技术。 知识经济时代：其主要特征就是知识，高新技术与产品的生产与高速广泛流通，这就要求知识的传播系统和高新技术与产品本身必须具有高安全可靠性。人类对安全的依赖比以往更加强烈，对安全的需要也将变得更为迫切。 同时在知识经济时代，人类为了自身的安全生存必须进一步改造自然、控制自然；学会控制和禁止人类自身的发明创造对人类生存环境与条件的破坏。这就要求我们必须起全面的安全观、安全科学理论与工程技术体系，从而适应知识经济发展的要求。 正是由于安全与人类所从事的各种活动的不可分性和各种不安全事情的危害性，安全一直是人们重视的话题。各个行业已经形成了基本能适应本行业特点需要的安全技术与方法。 但是，截至目前，人们对事物安全性的认识大多数仍停留在表象阶段，无法对灾害事故进行有效地预测和防治。主要问题表现在： 1、揭示事物安全本质规律的研究尚不全面， 2、对灾害事故进行准确的预测和有效防治的基本技术和方法研究方面还未取得大的进展。 每年在世界各国都时有灾难性的重大事故发生，造成严重的人身伤亡和巨大的经济损失。 2003年2月1日，美国“哥伦比亚”号航天飞机在20年内第28 ①安全学原理 ②安全就是生命 安全广义含义，广义之安全 人身的健康与卫生，生产条件的完备与方便，生存条件的舒适与优美。 农业经济的马车与现代社会的飞机的安全差异。 次飞行返程途中失事，7名宇航员全部丧生。 煤矿：在世界范围内，煤矿重、特大伤亡事故较严重，而中国尤甚。世界煤矿重大事故80%发生在中国，中国煤矿重大事故的80%为瓦斯事故（窒息、突出、爆炸），而瓦斯事故的80%以上为瓦斯爆炸事故。 这种安全状态与现代化生产不适应的严重情况，迫使从事安全工作的专家、学者和管理人员探索事故或灾害孕育、发生、发展的规律，去寻求一种对事物的安全性可以进行本质的定性与定量描述，能够对事故发生的可能性进行预测的新的安全科学方法。安全科学正是在这种新形势下应运而生的一门新兴的交叉学科。 二、安全基本概念及特征 1、安全的基本概念 安全是人的身心免受外界（不利）因素影响的存在状态（包括健康状况）及其保障条件。换言之，人的身心存在的安全状态及其事物保障的安全条件构成安全整体。 人的身心安全程度及其事物保障的可靠程度构成安全度（安全量）的概念，确立安全量的概念是确立安全科学的概念的具体表现，也是安全达到科学分析高度的必要前提。 安全分为狭义安全和广义安全。 狭义的安全是指某一领域或系统中的安全，具有技术安全的含义。即人们通常所说的某一领域或系统中的技术。如生产安全、机械安全、矿业安全、交通安全等等。 广义安全。即大安全。是以某一系统或领域为主的技术安全扩展到生活安全与生存安全领域，形成了生产、生活、生存领域的大安全，是全民、全社会的安全。 2、 安全工程中的几个基本概念 (1) 安全指标：事故损失的可承受水平。 (2) 本质安全化：安全达到本部门当代的基本要求。 注意两点：一、本质安全化的相对的，二、生产是一个动态的过程，许多情况事先难以预料。人——机——环境系统日常随机的一般性事故损失并未彻底消除。 (3) 危险物质：化学、物理及生物作用导致火灾、爆炸、中毒的物质。 (4) 重大事故：火灾、爆炸或毒物泄漏、后果严重。具有三特征：人身安全，伤亡严重，财物受损失与摧毁，环境严重污染。 2002年11月1日起实施的《中华人民共和国安全生产法》中界定：重大事故，死亡三人以上，财物损失； 特大事故死亡十人以上，财物损失。 （5）重大危险源：生产，加工，搬运，使用或存储危险物质，其数量大于或等于国家规定的危险物质单元。 （6）安全评价：对危险性的定量定性分析，确定其发生危险的可能性及其后果严重程度的评价；分为系统安全评价（系统安全管理的起点和终点）和随机安全评价两类：。 （7）固有危险度：造成灾害的危险程度。用两个衡量参数以确定之： 参考《安全学原理》Page.1，说明 参考《安全学原理》Page.3 系统安全评价中的一项重要影响参数 ① 设备及物料单位数量具有的致害能力； ② 系统中拥有各种设备及物料的容量 3、安全的基本特征 1) 安全的必要性和普遍性 2) 安全的随机性 3) 安全的相对性 4) 安全的局部稳定性 5) 安全的经济性，一定的经济投入，本限定在国内安全。 6) 安全的复杂性 7) 安去的社会性 8) 安全的潜隐性 三、安全科学的定义与性质 1、 安全科学的定义 安全科学从它诞生的那天起，安全工作者对其定义各论述，不甚统一。 （1）库尔曼阐述：安全科学的主要目的是保持所使用的技术危害作用绝对的最小化，或至少使这种危害作用限制在允许的范围内。为实现这个目标，安全科学的特定功能是获取及总结有关知识，并将有关发现和获取的知识引入到安全工程中来。这些知识包括应用技术系统的安全状况和安全设计，以及预防技术系统内固有危险的各种可能性。 （2）J.格森定义：安全科学研究人及技术和环境之间的关系，以建立这三者的平衡共生态（equilibrated sysbiosis）为目的。 （3）刘潜（<<中国安全科学学报>>主编）定义：安全科学是专门研究人们在生产及其活动中的身心安全（含健康、舒适、愉快乃至享受），已达到保护劳动者及其活动能力、保障其活动效率的跨门类、综合性的横断科学。 （4）有学者认为：研究生产中人-机-环境系统，实现本质安全化及进行随机安全控制的技术和管理方法的工程学特指安全科学。 （5）现今定义：安全科学是研究事物的安全与危险矛盾运动规律的科学。研究事物安全的本质规律，揭示事物安全相对应的客观因素及转化条件；研究预测、清除或控制事物安全与危险影响因素和转化条件的理论与技术；研究安全的思维方法和知识体系。 从以上不同的定义可以看出，随着安全工作的深入，安全理论的 不断完善和充实，将来肯定会有一个在内涵和外延上都很恰当的定义。 2 安全科学的本质特征 （1）安全科学要体现本质安全，即从本质上达到事物或系统的安全最适化。 （2）安全科学要体现理论性和科学性。 （3）安全科学要体现交叉性，与相关的学科综合和渗透。 （4）安全科学要体现研究对象的全面化。 （5）安全科学的目的要体现人、经济、环境和技术功能的最优化。 有安全就有经济效益 工程科学和技术科学层次，基础科学理论及认识论、方法论 四、安全科学的研究对象及范畴 背景知识：《安全学原理》Page.14 安全科学应该研究的领域范畴。 《安全生产中长期科技发展纲要（1990-2000-2020）》提出了我国工业安全科学技术的发展战略、奋斗目标、支撑条件和技术政策，确定了四项重点任务： 1. 工业安全技术 着重于重大恶性事故及多次重复发生事故的预防及控制技术。 《安全学原理》Page.14~15，6个方面的研究内容。 ２． 职业卫生工程 着重于危害职工的尘肺病等职业方面的预防及控制技术。 《安全学原理》Page.15，4个方面的研究内容。 ３． 安全管理。3个方面的研究内容。 ４． 高新技术及特殊环境中的安全技术 《安全学原理》Page.15，3个方面的研究内容。 归纳安全科学研究的领域范畴，可以分为以下四方面： （1） 安全科学的哲学基础。《安全工程学》Page.10 （2） 安全科学的基本理论（基础理论）。 （3） 安全工程与技术。 （4） 安全科学的经济规律。 五、安全科学的学科体系及其与相关学科的关系 1、 安全科学的学科体系 （1）构成安全整体的组成部分（四因素） ①人，安全人体，安全的主题和核心是研究一切安全问题的出发点和归宿。人既是保护对象，又可能是保障条件或者危害因素，没有人的存在也就根本不存在安全问题。 ②物，安全物质，可能是安全的保障条件，也可能是危害的根源。能够保障或危害人的物质存在的领域极其广泛，形式也很复杂。甚至可以说它散布于人类身心之外的所有客观事物之中。 ③人与物的关系，包括人与人以及人与物，安全人与物的关系。广义上讲是人安全与否的纽带。 即包括人与物（含人与人、物与物）的存在空间和时间，又包括能量与信息的相互联系。因此，把“安全人与物”的时间、空间与能量联系称为“安全社会”；“安全人与物”的信息与能量联系称为“安全系统”。 这样就有安全三要素：安全人体、安全物质、安全社会。若再加上安全的整体性因素——安全系统，构成安全整体的四类不同性质的组成成份，即“安全四因素”。 （2）安全科学学科体系中的纵横向的分类层次 根据“安全四因素”的不同属性、作用机制以及理论与实践的认知关系，可进行纵横向分类。 A 纵向学科分类，可有四种不同类型因素的安全分支学科： ①安全物质类：自然科学性的安全物质因素。 ②安全社会类：社会科学性的安全因素，即指人与人、人与物，或物与物的时间、空间和能量联系因素。 ③安全系统类：系统科学性的安全信息与能量的整体联系因素。 ④安全人体类：人体科学性的安全生理、安全心理等因素。 B 横向学科层次 工程技术－技术科学－基础科学（基础理论）－哲学。由实践到认识，由认识再指导实践，从而达到理论升华，可分为四个层次： ①工程技术层次——安全工程技术 解决安全保障条件，把握人的安全状态，直接为实现安全服务。（《安全学原理P8》）。按服务对象不同，又可分为： a 安全设备机械工程和安全设备卫生工程； b 专业安全工程技术； c 行业综合应用安全工程技术； ②技术科学层次——安全工程学 获取和掌握安全工程技术的理论依据，由a、安全技术工程学，b、安全社会工程学，c、安全系统工程学，d、安全人体工程学四类技术科学分支学科构成。 根据组成安全因素的不同属性和作用机制，各分支学科又分为四组： a 安全技术工程学 安全卫生工程学等； 设备因素对人的身心危害作用的方式不同。 b 安全社会工程学组（安全管理工程学，安全教育学，安全法学，安全经济学等） 调节安全人与人，人与物及物与物联系的不同原理和采取的不同分法。 c安全系统工程学组（安全信息论，安全运筹学，安全控制论） 安全系统内各因素作用或功能的不同。 d安全人体工程学组（安全生理学，安全心理学，安全人机工程学） 外界危害因素对人的身心内在作用机制影响的不同，人机联接方式不同而分。 ③基础科学层次——安全学 获取和掌握安全工程学的基础理论，根据四因素论可构成四个理论层次，即 a 安全技术学（安全灾变物理和灾变化学） b 安全社会学 c 安全系统学（安全灾变理论，联接作用学） d 安全人体学（安全毒理学） ④哲学层次——安全观 把握安全的本质及其科学思想方法，是安全的最高理论概括，也是安全思想的方法论和认识论。 2、安全科学的学科分类 正如人们对“安全科学”的定义有各种一样，对“安全科学”的学科分类也有很多种，看法不一，先介绍几种权威、典型的分类方法。 （1）国务院学位委员会、国家教委（1997年6月颁布，重新调整后）国务院学位办，教育部研究生工作办公室《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录》 教育部研究生工作办公室 一级学科：矿业工程 （0819） 二级学科：采矿工程 （081901 ） 矿物加工工程 （ 081902）安全技术及工程 （081903） 无三级学科（科学研究方向） 2001年3月，将“安全技术及工程”学科调整为一级学科。 （2）教育部1998年发布的《中国普通高等学校本科专业设置大全》 教育部高等教育司（1998年发布专业目录，2001年发布专业设置大全） 11个学科门类：哲学、经济学、法律、文学、历史学、理学、工学、农学、医学、管理学（下设71个二级类，249个专业） 一级：工学门类（08） 二级：环境与安全类：（0810） 环境工程（081001） 安全工程（081002） （3）国家技术监管局（1992年11月1日）正式颁布的国标GB/T13745-92,即《学科分类与代码》，将“安全科学与技术”列为一级学科，由5个二级学科和27个三级学科组成。如下图： （5个二级学科的介绍，见安全学原理Page.9） 导论内容：安全的核心内容：a人的身心安全健康；b设备与工具安全；c保证产品质量和提高生产率；d 维护社会安定团结；e不危害和破坏生态系统。 3 安全科学与其他相关学科的关系 我们知道，安全的本质就是人、物、人与物的关系。三大要素和谐、协调并达到预定安全目标。 因此，安全科学知识体系涉及面很广泛，几乎渗透到每一个学科领域。 安全科学是一门跨门类、跨学科、综合性很强，体系较完备的多学科、交叉科学。 安全科学与其他科学关系结构如图1所示。 《安全学原理》Page.9 地矿类（0801） 采矿工程（080101） 甘心孟等《安全科学技术导论》，气象出版社，2000年6月，Page.19 图1—1 安全与其他科学的关系图 六 本课程的主要学习内容及方法 安全观 安全认识论 安全方法论 安全学原理 安全科学的基础理论 安全生理与心理 安全社会原理 安全经济原理 1 课程结构及主要内容 2 本课程学习的意义和要求 （1）重要意义： 通过学习该门课程后，懂得保护人身健康、保护国家财产、保护环境、加强理论与安全新技术的研究。 （2）要求： a 理解并熟悉安全科学、安全观、安全认识论、安全方法论、安全生理及心理、安全社会原理、安全经济原理等内容的基本概念和基本原理，掌握其实质； b 从哲学高度领会安全价值观，并从认识论、方法论上分析安全学中遇到的各种问题； c　掌握安全工程领域的基本原理，理解制定安全工程技术措施及法律法规的理论依据。 ３　本课程教学方式及课时分配 重在讲授和讨论，课内无上机、无实验，有作业及读书报告，期中考试和期末考试。 树立正确的安全观，运用正确的安全方法。 课时：共５２课时，期中考试占２课时，大作业２课时，讲授４８课时，期末考试另行安排。 ４　参考文献： [1]何学秋，安全工程学，中国旷大出版社，2000.6 [2]安全原理（2版），陈宝智，冶金工业出版社，2002.9 [3]安全科学技术导论，气象出版社，2000.6 [4]安全技术概论，中国劳动出版社，1998.6 本章作业 １　何谓大安全观？ ２　简要说明安全科学与其他科学的关系。 ３　什么是狭义安全？什么是广义安全？ ４　安全有哪些特点？ Chap. 2 安全科学基础理论 Basic Theory of Safety Science 2—1 安全问题及安全科学的发展历程 一、 安全问题 安全是人类生存、生产、生活和发展过程中永恒的主题。随着科技与经济的迅猛发展，安全科学的日臻完善，安全工程类专业已成为高等学校重点建设的学科专业之一。（近两年来，西农林、建科大、长安大学相继开设安全工程本科专业）。 在石器时代，人类的祖先挖穴而居，栖树而息，完全是大自然的一部分，是一种纯粹的“自然存在物”，完全依附于自然。当时的人类，在自然界面前软弱被动，不仅承受雷、电、风暴、地震和火灾等自然灾害的困扰，甚至野兽的侵袭也可以造成局部氏族部落的消亡。在这一时期，人类的安全问题主要来自自然灾害，人们一切活动受周围环境控制，处于被动适应地位。 跨入农业社会后，人类开始逐渐摆脱大自然的桎锆，但在人类改造自然，创造人类文明的过程中，人为灾害也越来越多了起来。在这一时期由于人类对客观世界的认识还十分肤浅；与大自然抗争的手段也十分简单、有限；利用大自然的资源也是最基本的——水和土。安全问题也比较简单，主要表现在自然灾害和人为灾害。 石器时代和农业时代，属于人们无知（不自觉）的安全认识阶段。 在工业时代，人类利用技术开发资源、制造机器，可以说技术无处不在。技术给人类带来了文明和财富，同时也伴随着新的灾难。 工业时代初期，属于局部的安全认识阶段；中后期，因军事、航空、航天、原子能等工业技术发展而形成的大系统及机器系统，因而属于系统的安全认识阶段。 （知识经济时代，属于动态的安全认识阶段）。 现代高科技的发展更是喜忧掺半。人类在20世纪所创造的成就多于19世纪前人类所创造的全部，但是2 0世纪人类所经受的灾害事故比历史上任何一个时期都更惨重、更从根本上危及人类的生存。 20世纪人类经受的主要灾害重点体现在以下几个方面： 1 工业、矿山灾害 人类对安全的人士却长期落后于对生产的认识。 现代工业使人们的文明程度大大提高，生产力高度发展，但是带来现代文明的科技革命是一把“双刃剑”，不仅创造了巨大的财富，而且为人类带来了前所未有的各种灾害。 举世关注的日本骨痛病就是由于二次世界大战期间废弃的镉渣污染了土壤和稻米而造成的。经过20多年的潜伏后，1955年到1972年间，镉渣数次危害人类，致使280人患骨痛病和128人死亡。 汽车在为人类带来巨大经济效益和许多生活便利的同时，排出的氮氧化物、硫化物等废气毒害了人体本身。 医药在延长人类生命消除病痛的同时，也造成了药害，并且它的副作用还会给人类带来深远的影响；空调、冰箱为我们带来舒适，但它释放的氯氟碳化物却破坏了大气中作为人类的保护伞——臭氧层。 科学技术的进步在很大程度上改变了灾害的原有属性，使许多自然灾害成为人为灾害，使许多危害程度轻的灾害上升为人类无法控制、造成巨大损失的灾难。 众所周知，煤炭在我国能源结构中占有举足轻重的地位，但是煤矿开采又给我们的环境带来了巨大的灾害，导致地表沉陷、山体滑坡、河流污染、农田毁坏等，更为严重的是，地下采矿过程中发生的顶板灾害、冲击地压、煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸、矿井突水、煤层自燃等给采矿工作者造成了沉重的伤害。 原苏联加加林矿发生的煤与瓦斯突出，共计突出煤岩14 000多吨，瓦斯25万m3； 我国发生的最大一次突出是1975年在四川三汇坝井，突出煤岩12 780 t，瓦斯140万m3； 世界上最大的瓦斯爆炸事故是日本帝国主义侵占我国东北期间，辽宁本溪煤矿发生的瓦斯、煤尘爆炸，死亡1549人。 2 交通运输事故 自1885年1月29日德国人本茨研制成功世界上第一辆汽车后，给人们带来了数不尽的生活便利、经济效益和社会繁荣。然而，它又引发出接连不断的人为灾害，使人类蒙受了难以计数的损失。 据英国官方统计：1986年英国共发生交通事故21.5万起，其中死亡人数达5 400人，比1985年的死亡人数上升4 ％，重伤人数为6.9万人，轻伤21.7万人。 据美国国家安全委员会统计，在美国，每11分钟就有一人死于交通事故，每18分钟就有一人伤于交通事故，每年约有15万人因交通事故而成为残废，有10万个家庭因交通事故而发生不 表明人们在享受技术革命带来的便利和适宜的同时，也遭受着由它们带来的报复和惩罚，如SARS、禽流感等。 “是药三分毒” 氟利昂R11可能上百年甚至上千年的影响大气层。为此我国于1992年加入了联合国87年的蒙特利尔协议，于2010年全部停止使用。 幸。 据有关职能部门统计，1987年 1月至 5月，我国国内道路交通事故死亡人数为 17 500多人，平均不到13分钟就有一人死于交通事故，平均21天就有2 500人死于车祸。相当于每隔21天就要发生一次震惊世界的“大灾难”——发生在1994年1月17日震惊全世界的洛杉矾大地震也不过死亡62人。1991年我国道路交通事故进一步升级，全年共发生交通事故264 817起，死亡 53 292人，伤162 019人，直接经济损失4亿3千万元人民币。1997年交通事故死亡73 861人，伤190 128人，直接经济损失18.5亿元（1998年年鉴）。 目前，8名分别来自澳大利亚、美国和英国的科学家就一项《2000年公路安全蓝图》的计划进行研究，估计在未来的15年中，全世界将有600万人死于公路交通事故，35000万人因车祸受伤。 自汽车问世100多年来，全世界已有2 200万人死于交通事故。现在，世界交通事故伤亡人数远远超过有史以来任何一年战争伤亡人数，或瘟疫死亡人数。这就使安全问题随着人类科学技术和文明程度的提高由战争、传染病转到交通、污染方面了。 3 化学污染问题 当分子之谜被揭开后，人们对物质的认识达到了一个新的境界。从此创造了许多从前所没有的东西。化学工业的诞生，大大地促进了人类社会生产力水平的提高。但是它给人类的生存环境也带来了巨大的破坏。它污染了空气和水源，侵蚀了土壤，扰乱了地球的大气循环、化学循环和生物循环，使地球患上“综合不适症”。 目前，全世界5 5000m3左右的淡水被污染，水污染造成的疾病在发展中国家呈上升趋势。1980年发展中国家约3／5的人口难以获得安全饮用水，18亿人因污染水而遭受中毒性疾病的威胁，仅1984年10月～1987年4月期间，由于不安全饮用水和营养不良，全球大约有6000万人死于腹泻。每天至少有2.5万人因饮用恶质水而死亡。 由于自然环境的严重污染，人类失去了无数赖以生存的动植物。据估计，地球上曾有过40亿种生物，现在大约只剩250万种。由于生存环境的恶化，物种灭绝的速度越来越快。 就鸟类而言，在1600年～1900年这300年间，灭绝75种，平均每4年灭绝一种。进入20世纪以后，每年就灭绝一种，现在是每天灭绝一种，进而每小时灭绝一种。 专家认为，现在全世界约有25 000种植物和1000多个种及 亚种的脊椎动物濒临灭绝的危险。物种的灭绝使遗传的多样性遭到破坏，对人类而言，完全是一种无法弥补的损失。 4 大气污染间题 大约在200年前，工业革命改变了古老的农业社会，创造了一个崭新的文明。科学技术的进步推动了社会生产力的飞速发展。人类改造自然的能力大大提高了，人与自然的关系日益深化，同时矛盾也日益激化。首先从燃煤、燃油的工业烟囱中喷出的滚滚浓烟，把大量的烟尘和有毒气体排向空中，导致严重的环境污染。1952年雾都伦敦，从12月5日到12月8日，低空烟雾郁积4天不散，4000多人因此而丧生。 1985年，科学家们首次发现南极上空有一个大小如美国国土面积的臭氧层空洞， 1988年北极又发现一个如格陵兰岛一样大的臭氧层空洞。臭氧层能吸收太阳表面辐射的大量紫外线，保护生物免遭伤害。臭氧层的耗竭便会形成空洞，在空洞下，过多的紫外线就会辐射到地球表面，造成谷物减产，并使皮肤癌和眼疾病患者增加。经研究发现是氟利昂等氯氟碳化物大量溢入大气的结果，仅一个氯原子就可以破坏十万个臭氧分子。 20世纪以前高空大气中氯浓度为0.6 ％，而现在上升到3.5 ％。大气除受到有毒气体污染外，还受到大量工厂排出的粉尘污染。据统计，地球上每年的降尘量达到1106～ 3.7107 t（1亿～3.7亿吨），许多工业城市每年每平方千米平均降尘量为500 t，个别城市高达1000 t。 5 核灾害 核能的开发和利用给能源危机带来了新的希望。核反应堆在世界各国陆续建成，在缓解能源危机的同时，也会由于失控而造成人员伤亡，无数动植物灭绝；核能所带来的环境灾害更不能低估。开发原子能是20世纪最令人望而生畏的遗产。 核能的可怕之处就是放射性物质的辐射物。它可以杀伤动植物的细胞分子，破坏人体的DNA分子并诱发癌症，同时也会给下一代留下先天性缺陷。 1979年3月28日凌晨，美国三漓岛核电站发生了大量放射性气体和气溶胶外泄事件； 1986年4月26日，前苏联切尔诺贝利核电站发生了严重的堆芯爆炸事件，巨量放射性物质随气流迅速蔓延，周围居民都不同程度地受到核辐射，其中受到严重辐射的有237人，有的辐射灼伤面积高达90 ％，共有28人死亡，24人残废。另据西方专家估计，在今后一段时间内，前苏联将有45 000人因此次事故的核 洪水、地震等灾害过后便是瘟疫，由垃圾引起。 污染而死于癌症。这次事故直接经济损失达8 0多亿卢布，并使8万多人口的普里皮亚特城市成为一座“死城”，而且放射性物质在高空气流的作用下，飘向瑞典、芬兰、丹麦和挪威等北欧国家，引起这些国家政府和人民的极大恐慌。 6 航天航空工业灾害 随着通讯与交通工具的现代化，地球变得越来越小，人们可以在24小时内环球旅行一次，但空难、海难和车祸也使人们心有余悸。 1974年3月，一架土耳其DC－10型飞机在巴黎坠毁，346人遇难。同年12月，荷兰一架DC－8型飞机在斯里兰卡坠毁，191人遇难。 1977年3月，泛美航空和荷兰航空公司两架波音747飞机在西班牙加那力群岛的洛斯罗德斯机场相撞， 582人全部遇难。 1980年8月19日，沙特阿拉伯一架 L－1011型飞机在首都紧急着陆时失事，死亡265人。 1982年4月26日16时，从广州飞往桂林的266号飞机在桂林上空失事，机上112人无一生还。 1986年1月28日上午11时，美国弗罗里达州航天中心发射场，美国航天飞机“挑战者”号点火升空，它载着6名机组人员和第一位平民宇航员——中学教师麦考利夫，这本将是人类邀游太空历史上最光彩的一页。然而，在离地球15000m高空处，飞机爆炸，机上7人全部遇难，航天飞机爆炸震惊了全世界，它被各国新闻界列为1986年十大事件之首，成为航天史上的第一悲剧。 总之，全球每年约有320万人死于技术失控或失策而导致灾难，这占各类死亡人数的5.2 ％，列于人类死因顺序的第三位，并且每死亡一人就有四人留下永久性残疾，每年造成的直接经济损失高达国民生产总值的2.5 ％（损失指数）。为此人类要拿出国民生产总值3.5 ％用于应急救援。 我国的灾害与安全问题也是比较突出的，是世界上少有的几个灾害大国之一。森林火灾、纺织厂爆炸、空难与车祸、空气与水的污染以及水土流失也尤为严重。我国 “八五”期间每年平均技术灾难直接经济损失300多亿元，国家每年拿450亿元用于应急救援。 这些残酷的、无情的技术灾害使人们深深地认识到：人类期望继续领受技术益处的同时，又憎恨由其导致的恶果。随着现代科学技术的高速发展，技术在人类的生产和生活活动中越来越变得大规模化、普及化和复杂化。这种状况使得技术带来的益处与 2003年2月1日，中国农历羊年初一，美国航天飞机“哥伦比亚”在返回途中失事，机上7名宇航员全部遇难。 恶果之间的矛盾越来越激烈和尖锐，这就迫切地需要发展一门新的交叉科学——安全科学。 二、国内外安全科学的发展历程 1 国外安全科学发展历程 16世纪，西方开始进入资本主义社会，至18世纪中叶，蒸汽机的发明使劳动生产率空前提高，但劳动者在自己创造的机器面前致病、致伤、致残、致死的事故与手工时期相比也显著地增加了。 起初，资本所有者为了获得最高利润率，把保障工人安全、舒适和健康的一切措施视为不必要的浪费，甚至还把损害工人的生命和健康，压低工人的生存条件本身看作不变资本使用上的节约，以此作为提高利润的手段。 后来，由于劳动者的斗争和大生产的实际需要，迫使西方各国先后颁布劳动安全方面的法律和改善劳动条件的有关规定。这样，资本所有者不得不拿出一定资金改善工人的劳动条件。同时需要一些工程技术人员、专家和学者研究生产过程中不安全、不卫生的问题。从而许多国家先后出现了防止生产事故和职业病的保险基金会等组织，并赞助建立了无利润的科研机构。 如德国于1863年建立的威斯特优利亚采矿联合保险基金会； 1887年建立的公用工程事故共同保险基金会和事故共同保险基金会等；1871年德国建立了研究噪声与振动、防火与防爆、职业危害防护理论与组织等内容的科研机构；1981年，库尔曼发表《安全科学导论》（德文），1990年9月科隆，第一次世界安全科学大会。 1890年荷兰国防部支持建立了以研究爆炸预防技术与测量仪器，以及进行爆炸性鉴定的实验室。 到20世纪初许多西方国家建立了与安全科学有关的组织和科研机构。据1977年统计，德国建立36个，英国44个，美国31个，法国46个，荷兰13个。从内容上看，有安全工程、卫生工程、人机工程、灾害预防处理、预防事故的经济学、职业病理论分析和科学防范等。美国的安全教育发展较快，到70年代末，一部分大学设立了卫生工程、安全工程、安全管理、毒物学和安全教育方面的硕士和博士学位。 日本在研究安全方面虽起步较晚，但发展却较快，它注重吸收世界各国的经验和教训，在安全工程学这一科学技术层次上进行了研究和发展。 到1970年为止，日本大学增设了反应安全工程学、燃烧安 1974年最早出版《安全科学文摘》杂志 全工程学、材料安全工程学和环境安全工程学等四个讲座课程，继而又在研究生院设置了硕士课程。至1977年，在日本大学中开设有关安全工程学讲座课程或学科的总计为48个，现在日本国内与安全工程有关的大学教育系和研究机构达7 6个，杂志3 6种，学会和协会33个。1991年1月《中国安全科学学报》创刊（劳保学会）。 由于坚持安全工程学的研究和实践，日本近20年来产业事故频度率、死亡人数逐年下降，持续居世界最低水平，安全工程学在日本日益受到人们的重视。 2 我国安全科学的发展历程 我国新中国成立后的安全科学从学科建设角度来讲，大体可分为两个阶段： 第一阶段，从建国初期到70年代末，劳动保护的行政管理和业务监督、监察都得到了较好的发展，从中央到地方以及各类企业都设立了专门机构并配备了相当数量的专职人员。这时期安全科学研究和专业人才的培养教育工作刚刚起步。劳动保护方面的，即安全科学技术的研究机构，在50年代仅有劳动部劳动保护科学研究所、卫生部劳动卫生研究所、冶金部安全技术研究所以及煤炭科学研究院下设的部分研究室等有限的几个科研部门，科研人员不超过千人。 第二阶段，即70年代末至今，劳动保护的行政管理和宣传教育工作得到加强。自1980年开始，每年开展全国安全月活动，为加强劳动保护干部的继续工程教育和生产人员的职业安全教育，各省、市劳动部门已普遍建立劳动保护宣传教育中心，大的工业企业还建立了劳动保护宣传教育室。到1983年全国建成安全类科研机构31个，研究人员发展到4000余人。 高等学校安全专业教育发展速度已明显加快，到1984年7月教育部《高等学校工科本科专业目录》下达后，全国已有6所大学成立“安全工程”本科专业，且开设的“矿山通风与安全”和“航空环境控制与安全救生”两个本科专业在部分院校也开始招生。到目前为止，全国各行业设置安全工程本科专业的学校近30余所。此外，还有21所学校设有安全工程专科教育。其分布遍及煤炭、地质、石油、机械、化工、兵器等行业。安全工程专业在国内已形成具有一定规模，包括学历教育（本科、硕士、博士、博士后）、继续工程教育（安全专业人员的短期培训）、职工安全教育和官员安全教育（任职资格安全教育和安全意识教育）的完整教学体系。 综上所述，安全科学的发展从理论上讲大体分为三个阶段： 经验型阶段（事后反馈决策型）：长期以来，人们认为安全仅仅以技术形式依附于生产，从属于生产，仅仅在事故发生后进行调查研究、统计分析并提出响应的整改措施，以经验作为科学，安全处于被动局面，人们对安全的理解与追求是自发的、模糊的。 事后预测型（预期控制型）：人们对安全有了新的认识，运用事件链分析、系统过程化、动态分析与控制等方法，达到防治事故的目的。总之，传统的安全技术建立在事故统计基础上，这基本属于一种纯反应式的。安全科学缺乏理性，人们仅仅在各种产业的局部领域发展和应用不同的安全技术，以至对安全规律的认识停留在相互隔离、重复、分散和彼此缺乏内在联系的状态。 综合系统论（综合对策型）：认为事故是人、技术与环境的综合功能残缺所致，安全问题的研究应放在开放系统中，建立安全的科学性、系统性、动态性。从事故的本质中去防治事故，揭示各种安全机理并将其系统化、理论化，变成指导解决各种具体安全问题的科学依据。在这一阶段中安全科学不仅涉及人体科学和思维科学，而且涉及行为科学、自然科学、社会科学等所有大的科学门类。 由此可见，为了解决生产过程中劳动者的安全和健康，国外对安全科学的研究已有足够的深度和广度。这说明安全科学作为一门真正的交叉科学正日益受到越来越多的人重视。 2—2 安全科学的哲学基础 一、安全与危险的统一性和矛盾性 安全与危险在所要研究的系统中是一对矛盾，它们相伴存在。安全是相对的，危险是绝对的。 安全的相对性表现在三个方面：首先，绝对安全的状态是不存在的，系统的安全是相对于危险而言的；其次，安全标准是相对于人的认识和社会经济的承受能力而言，抛开社会环境讨论安全是不现实的；再次，人的认识是无限发展的，对安全机理和运行机制的认识也在不断深化，即，安全对于人的认识而言具有相对性。 危险的绝对性表现在事物一诞生危险就存在，中间过程中，危险势可能变大或变小，但不会消失，危险存在于一切系统的任何时间和空间中。不论我们的认识多么深刻，技术多么先进，设施多么完善，危险始终不会消失，人、机和环境综合功能的残缺始终存在。 安全与危险是一对矛盾，它具有矛盾的所有特性。一方面，双方互相反对，互相排斥、互相否定，安全度越高危险势就越小，安全度越小危险势就越大；另一方面，安全与危险两者互相依存，共同处于一个统一体中，存在着向对方转化的趋势。安全与危险这对矛盾的运动、变化和发展，推动着安全科学的发展和人类安全意识的进一步提高。 二、安全科学的联系观和系统观 客观世界普遍联系的观点是唯物辩证法总的特征之一。在系统中对安全与危险造成影响的因素很多，因果关系错综复杂，安全科学要反映其内在规律性，必须全面地分析各要素，利用各个学科已取得的研究成果，对开放的大系统进行分析和综合，找出安全的客观规律和实现途径。 在多种原因中要注意区分主要原因和次要原因、内因和外因、直接原因和间接原因、客观原因和主观原因等。在全面分析因果联系的基础上集中力量抓住事物内部的主要矛盾进行分析和研究。 根据安全科学自身的特点，我们必须用系统的观点进行分析。系统最大的特点是其整体性、有机性、层次性。 整体的运动特征应在比其组成要素更高的层次上进行描述，整体的功能不等于各组成要素的性质和功能的简单叠加，而是大于部分要素性质与功能之和，它具有其要素所不具有的性质和功能。尤其对危险而言，一个危害因子与另一个危害因子相加不是两个危害因子。 系统的整体性是由各个要素综合作用决定的，是系统内部各要素相互作用、相互联系产生某种协同效应。系统整体性的强弱，要由要素之间协同作用的大小决定。 在安全领域中，各种安全和危险要素很多，叠加在一起整体影响力会大大增加，所以为了实现系统总体功能向有利方向发展，我们必须对各要素统筹兼顾，增加安全因子的整体功能，削弱危险因子的整体功能。决不能头痛医头、彼此隔离，那样会大大降低系统的安全功能。 要素以一定的结构形成系统，各要素在系统中的地位会有一定的差异，尤其在复杂系统中，各要素的地位就更加复杂。如在人的生命系统中，一根神经和一根头发在人体中的地位和对人体的贡献大不相同。头发掉了并不影响整体，神经断了就会丧失相应的功能，中枢神经如果出了问题，就会危及整体、危及健康与生命。 所以，安全这个复杂的大系统中，有些要素处于主导地位和支配地位，有些要素处于从属地位和被支配地位，应注意各要素关系，以利于实现系统的整体安全。 三、安全中的质变与量变 哲学中的量变与质变，在安全科学中表现为流变与突变。安全科学的流变与突变现象普遍存在。在历史上人们往往只习惯于流变，而不习惯于突变。因为流变对人的感觉不明显，而突变会对人造成严重的冲击和伤害。 恩格斯在《自然辩证法》中研究了流变和突变的范畴，认为流变是一种缓慢的变化过程，突变则是流变过程的中断，是质的飞跃。流变和突变是量变和质变在自然界中的具体表现。 因此，流变和突变的范畴与量变和质变的范畴属于不同的层次。一般说来，流变相当于量变，突变相当于质变。由此可见，无论是量变还是质变，都可能出现流变和突变两种形式，都是流变和突变的统一。其统一性主要表现在三个方面： （1）流变与突变的相对性 作为一对对立的概念，流变与突变是相互依存的。在安全科学的研究中，没有绝对的流变和突变。离开了流变，就无所谓突变；离开了突变，流变也无从谈起。 事实上，要把影响安全的质划分出流变和突变的界限是很困难的，因为事物的发展总保持自身的连续性，总在一切对立概念所反映的客观内容之间存在中间过渡环节。所以，从这个意义上讲，一切对立都是相对的。如河流的水位总在一定的范围内变化，没有超过河床，就什么事也不会发生；河水溢出了河床，就成了洪水。总之，在空间规模、时间速度、结构、形态及能量变化程度上或采取的形式上，流变与突变都只有相对意义。 （2）流变和突变的层次性 在讨论事物安全度的流变和突变时，总是联系某一具体的物质层次。在同一物质层次上，流变和突变有其具体的表现形式，可以进行严格地界定。在这个意义上讲不同物质层次的流变和突变有其不同的表现形式和质的规定。某种具体的安全变化过程，在低层次可以称为突变，而在高层次则属于流变。例如人体某一器官损伤，针对小区域来说，是一次突变事件；对整个人体而言，是综合功能的流变。 （3）流变和突变的相互转化 在一定条件下，流变可以转变为突变，突变也可以转变为流变。例如，生物演化过程是一个缓慢的流变过程，但几百年来， 因人类砍伐森林、捕杀动物、使用农药和排放废物，造成了几次大量生物物种灭绝的突变事件。又如，人类依靠科学技术，采取了种种措施，有效地避免了许多危及人类生存和发展的自然界突变事件或减弱了突变事件的强度（洪水、泥石流、风暴、动植物病虫害等）。 流变表现为事物微小而缓慢的量的变化，突变表现为显著而迅速的质的飞跃，在流变中往往也有部分质变（灾变），在质变（灾变）中也伴随着量的变化。在质变发生之后，又会出现流变和突变的新周期，事物就是如此循环往复以至无穷地变化和转化。 流变向突变的转化，往往是在事物达到极端状态后出现的质变过程。看是完善的事物，由于某种随机因素的影响，猛然间会发生雪崩式的变化。 突变向流变的转化与流变向突变的转化不同，突变向流变的转化往往是在事物发生突变后，在新质的规定下，出现平稳的变化状态，开始新的变化周期，这时微小的扰动和涨落，对事物没有明显的影响。 事物的流变和突变具有复杂性和多样性，在研究和处理时切忌千篇一律，要用不同的方法进行具体研究。 四、安全问题的简单性和复杂性，精确性和模糊性 客观世界是复杂的，同时又是简单的。安全工程学所要研究的系统也是复杂和简单的统一体。 一方面，系统中包含无穷多层次的安全和不安全矛盾，相互间形成极为复杂的结构和功能，同时与外部世界又有多种多样的联系，存在多种相互作用； 另一方面，系统又是可以分解的，任何复杂多样的系统都可以分为简单要素、元素、单元，可以看成许多单一的集合，内、外部的联系和所遵循的基本规律往往又是简单的。 安全科学的认识，总是从模糊走向精确，模糊和精确是辩证统一的。安全与危险之间没有精确的界限，是个模糊概念，但模糊又可用精确的数字来更好地进行解释。 精确和模糊是一个问题的两个方面，模糊性可以说明精确性，适当的模糊反而精确。无疑，定性描述可指导实施建设性的和组织上的安全措施，并已对安全工程的不断完善做出了很大贡献。 但是，就对技术装备的了解来说，模糊定性描述的边界太广，在具体情况下，这种边界将会降低安全程度，从而不能应用明确 的相关准则。安全方面的欲求状态因此不能精确地确定，还会导致欲求状态和实际状态之间的界限模糊。 这就是人们在观察同一实际情况时，有的认为是安全的，有的认为是不安全的。因此，在具体情况下，有必要处理好精确性和模糊性的关系。 五、安全事件的必然性和偶然性 必然性就是客观事物的联系和发展中不可避免、一定如此的趋势。偶然性是在事物发展过程中由于非本质的原因而产生的事件，它在事物的发展过程中可能出现，也可能不出现；可以这样出现，也可以那样出现。比如，具有自燃倾向的煤在富氧和蓄热的条件下必然自燃，但条件的具备带有很大的偶然性，且这种偶然性完全服从于火灾系统内部隐藏的必然性。 必然性和偶然性不仅相互联系、相互依赖，而且在一定的条件下可以相互转化。 在矿井通风中通风机房的反风门，正常情况下是可以上下提升的安全门，灵巧自如地运转具有必然性，灾害时不能调节的情况是偶然的。但由于疏于管理、未按规定维修、滑轮生锈，框架变形等原因，灾害时这一安全措施不能正常发挥作用成为必然，偶然性转化为必然性。这类事故在煤矿中时有发生。 所以在处理系统安全问题时，对于有利的偶然因素我们应创造条件促使其发生，不能抱着“守株待兔”的侥幸心理；对于有害的偶然因素我们应尽可能地减弱和避免其影响，并做好应付突发事件的一切准备，做到有备无患。 马克思主义哲学既是世界观又是认识世界、改造世界的方法论，是最高层次的思维方法，它提供了处理主观思维与客观规律的最高理论和原则。 安全科学作为一门新兴的交叉学科，在分析与认识问题上一定要以它作为理论指导： 第一，一切从实际出发，以客观对象的全部事实及事实之间的相互关系为认识的出发点。每一次灾害的前因后果都要客观地分析，达到主观与客观的统一，印证事件从发生、发展到灭亡的全部过程。 第二，在普遍联系中把握事物的本质。任何一个事件的发生都不是孤立的，它同周围事件有着密切联系。这其中包括横向纵向联系、直接间接联系、内部外部联系、本质与非本质联系、必然联系和偶然联系。 要正确认识安全问题，就必须全面了解和具体分析事物客观 存在的复杂联系，在众多的联系中找出事物直接的、内部的、本质的、必然的联系，从而把握安全活动规律。 第三，在动态中把握安全规律的方法。唯物辩证法不仅是联系的学说，而且也是运动发展的学说，绝对静止和不变的事物是不存在的，整个世界就是一个川流不息的运动发展过程。 因此，在安全学研究中，必须加入时间的概念，在动态中加以认识，打破僵化的思维模式和各种陈腐陋见，善于抓住安全度发展的趋势和苗头，不断研究新情况和新问题，紧紧抓住对事物的未来分析，以加深对事物安全的现状认识。 第四，矛盾分析法。矛盾分析法就是运用唯物辩证法关于矛盾学说的观点，对客观事物的矛盾进行辨证分析的方法。 安全科学就是讨论安全与危险这一对矛盾运动变化发展规律的科学。 区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。矛盾在不同时期有各自不同的特殊性，这就使安全的发展，显示出过程性和阶段性。 在这里，必须用质和量的两个方面加以分析，矛盾的质发生变化，事物的安全状态也要发生根本性变化；矛盾的质没有发生变化，但量发生了变化，使同一事件的发展显示出阶段性。 如果能深刻认识安全领域中的各种矛盾，并能正确地解决矛盾，就会促进安全科学的迅速发展。 2-3 安全科学的数理基础 基础科学知识 1.基本逻辑运算(Boole代数)和逻辑函数 2.随机事件与概率计算 3.可靠性及基本事件发生概率计算 一、基本逻辑运算和逻辑函数 （一）基本逻辑运算 逻辑代数:又称布尔代数,英国数学家George Boole在19世纪中叶创立；是事故/件逻辑分析方法的理论基础及计算工具；它比普通代数简单,因为它的变量仅有0﹑1两个；变量0﹑1并不表示两个数值，而是表示两种不同的逻辑状态；如是与否，真与假,高与低,有与无,开与闭等；在逻辑代数中，最基本的逻辑有3种:与﹑或﹑非；用逻辑代数符号表示也称:与门，门，门；可以用一个表来表示Boole代数的基本逻辑运算。 1. 与