ВЫЯВЛЕНИЕ И ОЦЕНКА ХИМИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ

ТЕРМИНЫИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Опасное химическое вещество (ОХВ) - химическое вещество, прямое или опосредованное действие которого на человека может вызвать острые и хронические заболевания людей или их гибель.

Аварийно химически опасное вещество (АХОВ) - ОХВ, применяемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (выливе) которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах).

АХОВ ингаляционного действия (АХОВИД) - аварийно химически опасное вещество, при выбросе (выливе) которого могут про­изойти массовые поражения людей ингаляционным путем.

Из всех опасных химических веществ, используемых в настоящее время в промышленности (более 600 тысяч наименований), только немногим более 100 можно отнести к АХОВ, 34 из которых получили наибольшее распространение.

Способность любого аварийно химически опасного вещества легко переходить в окружающую среду и вызывать массовые поражения определяется его основными физико-химическими и токсическими свойствами. Наибольшее значение из физико-химических свойств имеют агрегатное состояние, растворимость, плотность, летучесть, температура кипения, гидролиз, давление насыщенных паров, коэффициент диффузии, теплота испарения, температура замерзания, вязкость, коррозионная активность, температура вспышки и температура воспламенения и др.

Основные физико-химические и токсические характеристики наиболее распространенных АХОВ приведены в Приложении 1.

Механизм токсического действия АХОВ заключается в следую­щем. Внутри человеческого организма, а также между ним и внеш­ней средой, происходит интенсивный обмен веществ. Наиболее важная роль в этом обмене принадлежит ферментам - химическим (биохимическим) веществам или соединениям, способным управ­лять химическими и биологическими реакциями в организме.

Токсичность тех или иных АХОВ заключается в химическом взаимодействии между ними и ферментами, которое приводит к торможению или прекращению ряда жизненных функций организ­ма. Полное подавление тех или иных ферментных систем вызывает общее поражение организма, а в некоторых случаях его гибель.

Для оценки токсичности АХОВ используют ряд характеристик, основными из которых являются: концентрация и токсическая доза.

Концентрация - количество вещества (АХОВ) в единице объе­ма, массы (мг/л, г/кг, г/м³ и т.д.).

Пороговая концентрация- это минимальная концентрация, ко­торая может вызвать ощутимый физиологический эффект. При этом пораженные ощущают лишь первичные признаки поражения и сохраняют работоспособность.

Средняя смертельная концентрация в воздухе - концентрация вещества в воздухе, вызывающая гибель 50% пораженных при 2-, 4-часовом ингаляционном воздействии.

Токсическая доза - это количество вещества, вызывающее опре­деленный токсический эффект. Токсическая доза принимается равной:

- при ингаляционных поражениях – произведению средней по времени концентрации АХОВ в воздухе на время ингаляционного поступления в организм. Измеряется в г×мин/м³ , г×с/м³, мг×мин/л и т.д;

- при кожно-резорбтивных поражениях – массе АХОВ, вызывающей определенный эффект поражения при попадании на кожу. Единицы измерения – мг/см², г/м², кг/см² и т.д.

Для характеристики токсичности веществ при их попадании в организм человека ингаляционный путем выделяют следующие токсодозы:

- средняя смертельная токсодоза (LCt₅₀) - приводит к смертельному исходу 50 % поражённых;

- средняя, выводящая токсодоза (ICt₅₀) - приводит к выходу из строя 50 % пораженных;

- средняя пороговая токсодоза (PCt₅₀) - вызывает начальные сим­птомы поражения у 50 % пораженных;

- средняя смертельная доза при, введении в желудок - приводит к гибели 50% пораженных при однократном введении в желудок (мг/кг).

Для оценки степени токсичности АХОВ кожно-резорбтивного действия используют значения средней смертельной токсодозы (LD₅₀), средней выводящей из строя токсодозы (ID₅₀) и средней пороговой токсодозы (PD₅₀). Единицы измерения - г/чел, мг/чел, мл/кг и т.д.

Средняя смертельная доза при однократном нанесении на кожу приводит к гибели 50 % пораженных.

Химически опасный объект (ХОО) - это объект, на котором xpанят, перерабатывают, используют или транспортируют ОХВ, при аварии или разрушении которого могут произойти гибель или хи­мическое поражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также химическое заражение окружающей природной среды.

К химически опасным объектам относятся:

- заводы и комбинаты химических отраслей промышленности, а также отдельные установки (агрегаты) и цеха, производящие и по­требляющие АХОВ;

- заводы (комплексы) по переработке нефтегазового сырья;

- производства других отраслей промышленности, использующие АХОВ (целлюлозно-бумажной, текстильной, металлургической, пищевой и др.);

- железнодорожные станции, порты, терминалы и склады на ко­нечных (промежуточных) пунктах перемещения АХОВ;

- транспортные средства (контейнеры и наливные поезда, авто­цистерны, речные и морские танкеры, трубопроводы и т.д.).

При этом АХОВ могут быть как исходным сырьем, так промежуточными и конечными продуктами промышленного производства.

АХОВ на предприятии могут находиться в технологических линиях, хранилищах и базисных складах.

Сжиженные АХОВ на объектах экономики содержатся в стандартных емкостных элементах. Это могут быть алюминиевые, же­лезобетонные, стальные или комбинированные резервуары, в ко­торых поддерживаются условия, соответствующие заданному режиму хранения.

Химическая авария - это авария на химически опасном объекте, сопровождающаяся проливом или выбросом ОХВ, способная при­вести к гибели или химическому заражению людей, сельскохозяй­ственных животных и растений, химическому заражению окружа­ющей природной среды.

Выброс ОХВ - выход при разгерметизации за короткий проме­жуток времени из технологических установок, емкостей для хране­ния или транспортирования ОХВ в количестве, способном вызвать химическую аварию.

Пролив ОХВ - вытекание при разгерметизации из технологи­ческих установок, емкостей для хранения или транспортировки ОХВ в количестве, способном вызвать химическую аварию.

При авариях на ХОО в зону химического заражения могут по­пасть обширные территории с большим количеством проживаю­щего на них населения. Если более 10% населения административ­но-территориальной единицы (ATE) России по прогнозу попадает в зону возможного химического заражения, то такая ATE считает­ся химически опасной. При этом зоной химического заражения яв­ляется территория, в пределах которой распространены или куда привнесены ОХВ в концентрациях или количествах, создающих опасность для жизни и здоровья людей, сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени.

Очаг поражения АХОВ - это территория, в пределах которой в результате воздействия АХОВ произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных, растений.

Основными источниками опасности в случае аварий на химически опасных объектах (рис.1.1) являются:

- залповые выбросы АХОВ в атмосферу с последующим зараже­нием воздуха, местности и водоисточников;

- сброс АХОВ в водоемы;

- «химический» пожар с поступлением АХОВ и продуктов их го­рения в окружающую среду;

- взрывы АХОВ, сырья для их получения или исходных продук­тов;

- образование зон задымления с последующим осаждением АХОВ, в виде «пятен» по следу распространения облака зараженного воз­духа, возгонкой и миграцией.

Каждый из указанных выше источников опасности (поражения) по месту и времени может проявляться отдельно, последовательно или в сочетании с другими источниками, а также многократно повторен в различных комбинациях. Все зависит от физико-химических характеристик АХОВ, условий аварии, метеоусловий и особенностей местности.

 

 

Инверсия

Изотермия

Рис. 1.1. Схема формирования поражающих факторов при аварии на химически опасном объекте. Поражающие факторы: 1 – залповый выброс АХОВ в атмосферу; 2- сброс АХОВ в водоемы; 3- «химический» пожар; 4 – взрыв АХОВ; 5- зоны задымления с осаждением АХОВ и их возгонкой.

 

 

ВЫЯВЛЕНИЕ И ОЦЕНКА ХИМИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ

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