Наиболее характерным случаем химической аварии является выброс АХОВ в окружающую среду в результате нарушения целостности резервуаров и технологических линий, в которых они находятся. Во всех этих случаях, как правило, заражаются воздух, земля, водоисточники, растения, животные и люди.
Зона химического заражения – территория или акватория, в пределах которой распространены или привнесены ОХВ в концентрациях и количествах, создающих опасность для жизни и здоровья людей, сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени.
Масштабы заражения АХОВ, в зависимости от физических свойств и агрегатного состояния, рассчитываются по первичному и вторичному облаку.
Первичное облако – облако зараженного воздуха, образующееся врезультате мгновенного перехода в атмосферу всего объема или части содержимого емкости с опасным химическим веществом при ее разрушении.
Вторичное облако – облако зараженного воздуха, образующееся в результате испарения разлившейся ядовитой жидкости с подстилающей поверхности.
В зоне химического заражения ОХВ могут находиться в капельножидком, парообразном, аэрозольном и газообразном состоянии.
При выбросе в атмосферу газообразных и парообразных химических соединений формируется первичное зараженное облако, которое в зависимости от плотности газа (пара) по отношению к воздуху будет в той или другой степени рассеиваться в атмосфере.
При разливе (утечке) жидких ОХВ первичное облако образуется за счет «мгновенного» перехода в атмосферу части ОХВ или вообще не образуется. Вторичное облако образуется за счет испарения разлившегося ОХВ. Первичное облако может быть образовано за счет горячих паров ОХВ, которые получаются в результате взрыва или пожара. Далее пары охлаждаются, конденсируются и выпадают на землю в виде капель, причем конденсат может быть снесен ветром на значительное расстояние от места аварии.
В случае выброса в атмосферу ОХВ в капельножидком или твердом состоянии капли или твердые частицы ОХВ оседают на местности, что и определяет площадь заражения поверхности почвы.
Капельножидкая фракция ОХВ с поверхности земли и объектов испаряется и вновь поднимается в приземные слои атмосферы, образуя вторичное облако.
Частицы твердых ОХВ из аэрозоля под влиянием гравитационного притяжения осаждаются в виде пыли. В аэрозольном облаке, образовавшемся при взрыве, твердые частицы имеют различную величину (от 1 до 300 мкм) и, чем они крупнее, тем быстрее оседают. При образовании аэрозольного облака частицы размером более 50 мкм (таких большинство) оседают в непосредственной близости от места взрыва. Частицы среднего размера (30…50 мкм) оседают на местность на расстоянии 100…500 м, а мелкие (1…5 мкм) остаются во взвешенном состоянии и распространяются на глубину 1…10 км и более, что представляет опасность для населения.
Таким образом, зона химического заражения включает две территории: территорию, подвергающуюся непосредственному воздействию АХОВ и территорию, над которой распространяется облако, содержащее АХОВ. Наибольшую опасность при ЧС на ХОО представляют места непосредственного выхода АХОВ в окружающую природную среду и первичное облако.
Концентрация ОХВ в зараженном облаке меняется: наиболее велика концентрация вблизи места выброса, постепенно она снижается к периферии зоны химического заражения по ходу распространения зараженного облака.
Концентрация АХОВ по мере движения облака убывает. Границы зоны заражения отличаются большой изменчивостью, зависящей, главным образом, от направления потоков воздуха.
Горизонтальное перемещение воздуха происходит под влиянием ветра, в результате чего зараженное облако перемещается и зона химического заражения увеличивается по глубине и фронту. При большой скорости ветра (более 6 м/с) облако быстро рассеивается, и концентрация АХОВ снижается. При умеренной скорости ветра (до 2 м/с) создаются условия, способствующие сохранению зараженного облака в приземном слое атмосферы и распространению его на большую глубину.
Вертикально воздух перемещается вследствие разницы температур на различной высоте от поверхности земли. Различают три типа вертикальной устойчивости атмосферы: инверсию, изотермию и конвекцию.
Инверсия – состояние приземного слоя воздуха, при котором температура нижнего слоя меньше температуры верхнего слоя (устойчивое состояние атмосферы).
Изотермия – состояние приземного слоя воздуха, при котором температура нижнего и верхнего слоев одинаковы (безразличное состояние атмосферы).
Конвекция – состояние приземного слоя воздуха, при котором температура нижнего слоя воздуха выше температуры верхнего слоя (неустойчивое состояние атмосферы).
Установлено, что инверсия и в меньшей мере изотермия способствуют сохранению высоких концентраций АХОВ в приземном слое атмосферы и горизонтальному распространению зараженного облака.
На процесс выпадения АХОВ влияют осадки, которые вымывают из зараженного облака жидкие и твердые компоненты химических веществ. Скорость выпадения зависит от вида осадков и диаметра капель. Она минимальна при сухом тумане, мгле, измороси и прогрессивно (в 50…1000 раз) нарастает при дожде и ливне. Осадки обусловливают гидролиз некоторых АХОВ, что сопровождается их обезвреживанием.
Одним из факторов, влияющих на последствия химического заражения, является характер местности. Общее повышение местности по направлению движения облака уменьшает глубину его распространения, способствует отрыву от приземного слоя и рассеиванию. На вершине возвышенности концентрация яда ниже. Глубокие лощины (овраги, низины вдоль рек) при ветре, близком к их направлению, способствуют перемещению облака вдоль них и, наоборот, при перпендикулярном направлении они могут явиться местом застоя облака.
Лесные массивы задерживают проникновение зараженного облака.
В населенных пунктах, как правило, концентрация паров (газов) АХОВ будет выше, чем на открытой местности. По прямым городским улицам АХОВ с воздушным потоком могут распространяться в больших концентрациях, а на соседних, перпендикулярно расположенных улицах, их концентрация значительно меньше. Пары АХОВ могут застаиваться в погребах, подвалах. Благодаря естественному процессу воздухообмена некоторые АХОВ проникают в закрытые помещения. Больше всего защищены жилые квартиры, меньше всего – общественные учреждения, вокзалы, торговые помещения и пр. Относительно длительное время концентрация АХОВ внутри помещений и вне них будет почти одинаковой. Концентрация АХОВ внутри здания снижается медленно.
Отдельные АХОВ ввиду высокой проникающей способности и сорбции могут заразить все объекты окружающей среды, которые станут источниками контактного заражения.
Некоторые АХОВ способны на длительное время (неделю, месяц) заражать биосферу, вследствие чего нарушается экологическое равновесие.
В случае военных действий, ЧС природного и техногенного характера, когда разрушается полностью или частично ХОО, может произойти выброс (разлив) нескольких различных АХОВ. В этом случае зона химического заражения может быть образована АХОВ нескольких типов. По их количеству, физико-химическим свойствам и токсичности определяется масса зараженного облака. В начальной части зоны будут находиться все АХОВ, в наиболее отдаленной части – вещества, превалирующие по количеству и токсодозе. Следует учитывать, что в таком смешанном зараженном облаке возможно химическое взаимодействие между различными АХОВ, в результате чего происходит взрыв, воспламенение, химическая нейтрализация и т. п.
1.2.2. Очаг химического поражения
Очаг химического поражения – ограниченная территория, в пределах которой в результате воздействия поражающих факторов химической аварии произошла массовая гибель или поражение людей, сельскохозяйственных животных и растений.
В качестве ориентировочного критерия массовости поражения принято считать наличие одновременно десяти и более пострадавших, нуждающихся в неотложной помощи. Очаг поражения АХОВ в случае их выброса находится, естественно, внутри зоны химического заражения, в той ее части, где создаются достаточно высокие концентрации яда. Следует, однако, иметь в виду как частный случай возможность возникновения массовых химических поражений, требующих экстренных медицинских мероприятий, на ограниченной местности (т. е. появление очага химического поражения) без наличия зоны заражения. Это возможно в случае массовых бытовых отравлений, например, отравление метиловым спиртом.
К числу характеристик очага поражения относят те же показатели, что и к зоне химического заражения (принадлежность АХОВ, физико-химические свойства АХОВ и др.). Кроме этих показателей для очага поражения необходимо знать путь поступления АХОВ в организм, скорость развития отравления, особенности клиники, влияние различных факторов окружающей природной среды на отравление (поражение).
По стойкости АХОВ в окружающей среде и времени наступления поражающего действия различают 4 группы очагов:
– нестойкие с быстро наступающим действием;
– нестойкие замедленного действия;
– стойкие с быстро наступающим действием;
– стойкие замедленного действия.
Большинство АХОВ образует в случае химических аварий нестойкие, быстродействующие очаги поражения (аммиак, хлор, оксид углерода, нитрилакрилат, дихлорэтан, гидразин, его производные и др.)
Экологическое влияние некоторых АХОВ определяется понятием «долговременный» очаг химического поражения. Это происходит в том случае, когда токсический агент не содержится в атмосфере и поверхностных слоях почвы, но проникает в глубокие слои последней, заражая водоисточники, растения и т. п. (например, авария с выбросом диоксина в итальянском г. Севезо в 1976 г.).
Поскольку очаги химического поражения появляются при различных ЧС (техногенных, природных, военных и т. д.), на территории очага могут быть поражающие факторы, кроме химического действия, от взрыва, пожара и т. д., поэтому у большинства пораженных наблюдаются комбинированные поражения (токсическое и травма, токсическое и ожог и т. п.).
При заражении двумя или большим количеством АХОВ они могут оказывать комбинированное воздействие на организм, что приводит к усилению, ослаблению или извращению токсического эффекта.
Особенности очагов химического поражения АХОВ:
– внезапность появления в зоне химического заражения;
– проникновение АХОВ в организм преимущественно ингаляционным путем, реже через кожу;
– массовость и одновременность санитарных потерь;
– разнообразная клиническая картина поражения, иногда нетипичного характера;
– наличие комбинированных поражений;
– отсутствие в большинстве случаев антидотных средств;
– возможность прогнозирования очагов поражения.