Общие положения
Химическая обстановка – совокупность химических фактов, образующихся при возникновении аварий или разрушении объектов, содержащих АХОВ. Характеризуется химическая обстановка пространственными и временными масштабами, концентрацией (токсодозой), временем поражающего действия АХОВ.
Выявить химическую обстановку – это значит определить масштабы химического заражения (глубину, площадь зоны химического заражения) и нанести их границы на план объекта или карту местности. Различают фактическую химическую обстановку, выявленную по данным разведки с использованием объективных средств контроля – различных газоанализаторов, и возможную химическую обстановку, выявленную методом прогнозирования, основанным на модельных представлениях и вероятностных расчетах. Фактическая обстановка выявляется после аварии и образования зоны заражения. Химическая обстановка, выявленная методом прогноза, дает только приближенные характеристики химического заражения. Однако она обладает неоспоримыми преимуществом – быстротой получения данных о возможном заражении, что обеспечивает своевременное принятие мер по организации защиты людей, помогает выбрать наиболее целесообразные способы действий.
Оценка химической обстановки сводится к решению формализованных задач с целью определения влияния химического загрязнения местности на действия сил ликвидации чрезвычайной ситуации и поведение населения, а также обоснование мероприятий защиты.
Содержание методики прогнозирования химической обстановки
При проливах АХОВ внешние границы заражения определяют по ингаляционной токсодозе.
Для характеристики воздействия на людей принимают дозу D, вычисляемую для определенной точки,
,
где С(t) – концентрация АХОВ в воздухе, соответствующая моменту времени (t); t - время пребывания в данной точке.
Для наземных источников распространение паров АХОВ подчиняется законам турбулентной диффузии. При этом значение токсодозы может быть найдено из выражения:
,
где х,у – расстояние по осям Х и Y; Q - количество вещества, перешедшее в первичное или вторичное облако; V – скорость ветра; l - константа, зависящая от стенки вертикальной устойчивости (СВУ) приземных слоев атмосферы; Y - параметр, определяемый соотношением V и x (пропор-ционален x-1/2).
При заданном значении D это соотношение можно рассматривать как уравнение для определения совокупности точек (Х, Y), образующих изолинию равных значений токсодозы. При прогнозировании размеров зоны заражения АХОВ по токсодозе можно использовать методику РД 52.04.253- 90, основанную на вышеприведенном уравнении.
Методика предназначена для заблаговременного и оперативного прогнозирования масштабов заражения на случай выбросов АХОВ в окружающую среду при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах.
Основные допущения и ограничения. Сложность расчетов процесса рассеивания и многообразие реальных условий и факторов, влияющих на размеры зон рассеивания, приводят к необходимости принять ряд упрощенных допущений:
1. Емкости, содержащие АХОВ, разрушаются полностью и все содержимое поступает в окружающую среду.
2. Толщина слоя жидкости (h), разлившейся свободно, постоянна и соответствует 0,05 м.
3. Толщина слоя жидкости, разлившейся в самостоятельный поддон (обвалование), определяется по формуле:
h = H - 0,2,
где Н – высота поддона (обвалования), м.
4. Толщина слоя жидкости, поступившей в общий поддон от нескольких источников (емкостей, трубопроводов, аппаратов и т.п.) определяется по формуле:
h = 
,
где: Q0 – количество выброшенного (разлившегося) при аварии
АХОВ, т; F – реальная площадь разлива в поддоны, м2;
d - плотность АХОВ, т/м3.
5. Предельная продолжительность сохранения метеоусловий – N = 4ч.
6. Расчеты ведутся по эквивалентным количествам (Q экв.) АХОВ. Под Q экв. АХОВ понимается такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной СВУ воздуха количеством данного АХОВ, перешедшим в первичное (вторичное) облако.
7. Масштаб заражения АХОВ в зависимости от их физических свойств и агрегатного состояния рассчитываются по первичному и вторичному облаку, например:
- для сжижения газов – отдельно по первичному и вторичному облаку;
- для сжатия газов – только по первичному облаку;
- для ядовитых жидкостей, кипящих выше температуры окружающей среды, - только по вторичному облаку.
При заблаговременном прогнозировании масштаба заражения на случай производственных аварий в качестве исходных данных рекомендуется принимать: за величину выброса АХОВ (Q 0) – его содержание в максимальной по объему единичной емкости (технологической, складской, транспортной и др.), а для сейсмических районов – общий запас АХОВ; метеорологические условия – инверсия, скорость ветра – 1 м/с.
Для прогноза масштабов заражения непосредственно после аварии должны браться конкретные данные о количестве выброшенного (разлившегося) АХОВ и реальные метеоусловия.
Внешние границы зоны заражения АХОВ рассчитываются по пороговой токсодозе при ингаляционном воздействии на организм человека.
Основные исходные данные:
- общее количество АХОВ на объекте (Q) и данные по размещению их запасов в емкостях, аппаратах и технологических трубопроводах;
- количество АХОВ, выброшенное в окружающую среду (Q0) и характер разлива на подстилающей поверхности («свободно», «в поддон» или «обваловку» с указанием Н, м);
- физико-химические и токсические свойства АХОВ (температура кипения, плотность, молекулярная масса, токсодоза и др.);
- плотность населения (количество производственного персонала) в зоне возможного химического заражения и степень его защиты;
- метеорологические условия – температура воздуха, почвы, скорость ветра в приземном слое (на высоте флюгера – 10 м), СВУ
Различают три степени вертикальной устойчивости атмосферы в зависимости от вертикальных потоков воздуха: инверсию, изотермию и конвекцию.
Инверсия в атмосфере – это повышение температуры воздуха по мере увеличения высоты (верхние слои воздуха теплее нижних). Она чаще всего образуется при ясной погоде, малой (до 4 м/с) скорости ветра за час до захода солнца и разрушается утром в течение часа после восхода солнца. В безветренные ночи она возникает в результате интенсивного излучения тепла земной поверхностью, что приводит к охлаждению как самой поверхности, так и прилегающего слоя воздуха.
Инверсионный слой является задерживающим в атмосфере, препятствует движению воздуха по вертикали, вследствие чего под ним накапливается водяной пар, пыль, а это способствует образованию дыма и тумана. Инверсия препятствует рассеиванию воздуха пол высоте и создает наиболее благоприятные условия для сохранения высоких концентраций АХОВ. Глубина зоны химического заражения при инверсии будет максимальной.
Изотермия – характеризуется стабильным равновесием воздуха (температура слоев воздуха высотой до 20-30 м постоянна). Она наиболее типична для пасмурной погоды, но может возникнуть и в утренние, и в вечерние часы. При снежном покрове чаще наблюдается изотермия и реже инверсия. Изотермия так же, как и инверсия, способствует длительному застою паров АХОВ на местности, в лесу, в жилых кварталах городов и населенных пунктов.
Конвекция – это вертикальное перемещение воздуха с одних высот на другие. При конвекции нижние слои воздуха теплее верхних. Воздух более теплый перемещается вверх, и более холодный и плотный – вниз. Конвекция возникает при ясной погоде и слабом ветре утром через 2 ч после восхода солнца и разрушается вечером за 2ч до захода солнца. При конвекции наблюдаются восходящие потоки воздуха, рассеивающие зараженное облако, что создает неблагоприятные условия для распространения АХОВ, поэтому глубина зоны химического заражения будет минимальной.
Степень вертикальной устойчивости приземного слоя воздуха может быть определена по данным прогноза погоды с помощью табл. 3.1
Таблица 3.1