Характеристика и классификация аварийно химически опасных веществ

Основ­ны­ми свойс­тва­ми аварийно химически опасных веществ (АХОВ) яв­ля­ют­ся плот­ность, токсичность, рас­тво­ри­мость, летучесть, вяз­кость, химические свойства, тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния.

Плот­ность АХОВ (г/см³) - это мас­са ве­ще­ства в еди­ни­це объ­ема. Плот­ность влия­ет на рас­про­стра­не­ние ве­ще­ства в ат­мо­сфе­ре и на мест­но­сти. Ес­ли га­зо­об­раз­ные и па­ро­об­раз­ные АХОВ тя­же­лее воз­ду­ха (что бывает до­во­льно час­то), то кон­цен­тра­ция АХОВ бу­дет мак­си­ма­ль­ной у по­вер­хно­сти зем­ли, уме­нь­ша­ясь по вы­со­те. При этом бу­дет от­но­си­те­ль­но бо­ль­шая про­до­лжи­те­ль­ность за­ра­же­ния, воз­мож­ны за­стои га­зов и па­ров в ни­зи­нах, под­ва­лах. Жид­кие АХОВ, име­ющие плот­ность вы­ше, чем во­да, в слу­чае их пло­хой рас­тво­ри­мо­сти в во­де, при по­па­да­нии в во­до­емы бу­дут опус­ка­ть­ся на дно.

Важ­ной ха­ра­к­те­ри­с­ти­кой АХОВ яв­ля­ет­ся их рас­тво­ри­мость, т.е. спо­соб­ность об­ра­зо­вы­вать с дру­ги­ми ве­ще­ства­ми одно­ро­дные сме­си — рас­тво­ры. Отравляющие вещества, хорошо растворимые в воде, могут заражать водоемы настолько, что вода станет непригодной не только для приготовления пищи и гигиенических потребностей, но и для технических целей. Подобные АХОВ вызывают и заражение почвы на достаточно большую глубину. Способность АХОВ растворяться в воде обеспечивает их быстрое распространение кровотоком по всему организму, вызывая его общее поражение. Все АХОВ хорошо растворяются в тех или иных органических растворителях. От рас­тво­ри­мо­сти мо­гут за­ви­сеть по­следс­твия ава­рий, а так­же вы­бор ме­то­дов и средств де­га­за­ции (обез­за­ра­жи­ва­ния). Для лик­ви­да­ции рас­тво­ри­мых в во­де АХОВ при­год­ны во­дные рас­тво­ры де­га­зи­ру­ющих ве­ществ. Лик­ви­да­ция же АХОВ не­рас­тво­ри­мых и труд­но­ра­с­тво­ри­мых в во­де, тре­бу­ет при­ме­не­ния дру­гих де­га­зи­ру­ющих рас­тво­ров.

Ле­ту­честь АХОВ - спо­соб­ность пе­ре­хо­дить в па­ро­об­раз­ное со­сто­яние. Опре­де­ля­ет по­следс­твия за­ра­же­ния: ве­ще­ства с низ­кой ле­ту­че­стью тре­бу­ют про­ве­де­ния де­га­за­ци­он­ных мер. Вы­со­ко­ле­ту­чие АХОВ при вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ре окру­жа­юще­го воз­ду­ха мо­гут де­га­зи­ро­ва­ть­ся ес­те­ствен­но. В свою оче­редь, ле­ту­честь за­ви­сит от тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния при ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии и мак­си­ма­ль­ной кон­цен­тра­ции па­ра ве­ще­ства.

Вяз­кость АХОВ - свойс­тво жид­ко­сти ока­зы­вать со­про­тив­ле­ние пе­ре­ме­ще­нию од­ной час­ти жид­ко­сти от­но­си­те­ль­но дру­гой. Опре­де­ля­ет сте­пень и дли­те­ль­ность за­ра­же­ния мест­но­сти. Кро­ме то­го, от вяз­ко­сти за­ви­сит впи­ты­ва­емость ве­ще­ства в по­рис­тые ма­те­ри­алы.

Химические свойства отражают способность данных веществ к структурным превращениям под действием других химических веществ и энергетических факторов. При нахождении АХОВ в воздухе и на местности, на них будут действовать солнечный свет, кислород, водяной пар, вода, различные неорганические и органические вещества, находящиеся в воде и в почве, а при нахождении на сооружениях и различных поверхностях возможно взаимодействие АХОВ с материалом поверхности. При проведении мероприятий по уничтожению АХОВ будут подвергаться воздействию разнообразных химических реагентов. Рассмотрение действия всех этих факторов производится при ознакомлении с конкретными представителями АХОВ, здесь же целесообразно дать общее представление о возможных химических превращениях АХОВ в этих условиях.

Заражение местности зависит от стойкости химических веществ, которая определяется температурой кипения вещества. Нестойкие имеют температуру кипения ниже -40°С, стойкие - выше 40°С. Нестойкие заражают местность на минуты или десятки минут, а стойкие - от нескольких часов до нескольких меся­цев.

Все АХОВ можно разделить на три группы, исходя из температуры кипения при атмосферном давлении.

1-ая группа АХОВ имеет температуру кипения ниже -40ºС. При выбросе образуется только первичное газовое облако с вероятностью взрыва и пожара (водород, метан, угарный газ), а также резко снижается содержание кислорода в воздухе (жидкий азот). При разрушении единичной емкости время действия газового облака не превышает 1 мин.

2-ая группа АХОВ имеет температуру от -40ºС до +40ºС. Для приведения таких АХОВ в жидкое состояние их надо сжать и хранить в охлажденном виде (или под давлением при обычной температуре)– хлор, аммиак, оксид этилена. Выброс таких АХОВ обычно дает первичное и вторичное облако зараженного воздуха (ОЗВ). Характер заражения зависит от соотношения между температурами кипения АХОВ и температурой воздуха. Так, бутан (температура кипения - 0 ºС) в жаркую погоду будет по действию подобен АХОВ 1-ой группы, т.е. появится только первичное облако, а в холодную – 3-й группы. Но если температура кипения ниже температуры воздуха, то при разрушении емкости и выходе АХОВ в первичном ОЗВ может оказаться его значительная часть. При этом в месте аварии может наблюдаться значительное переохлаждение воздуха и конденсация влаги.

3-я группа АХОВ характеризуется температурой кипения выше +40ºС, т.е. все АХОВ, находящиеся при атмосферном давлении в жидком состоянии. При их разливе происходит заражение местности с опасностью последующего заражения грунтовых вод. С поверхности грунта жидкость испаряется долго, т.е. возможно образование вторичного облака ЗВ, что расширяет зону поражения. Наиболее опасны АХОВ 3-й группы, если они хранятся при повышенной температуре и давлении (бензол, толуол).

В аварийных ситуациях необходимо определение, прежде всего, наибольшей опасности воздействия этих веществ на человека в целях его защиты, оказания своевременной и квалифицированной помощи пораженным.

АХОВ обычно классифицируют:

- по степени токсичности;

- по признаку преимущественного синдрома при острой интоксикации (отравлении);

- по степени воздействия на организм человека;

- по агрегатному состоянию;

- по способности к горению.

По степени токсичности АХОВ классифицируют на 4 группы:

- чрезвычайно токсичные (LС<1 мг/л; LД<1 мг/кг);

- высокотоксичные (LС =1-5 мг/л; LД = 1 - 50 мг/кг);

- сильнотоксичные (LС = 6 - 20 мг/л; LД = 51 - 500 мг/кг);

- умереннотоксичные (LС = 21 - 80 мг/л; LД = 501 - 5000 мг/кг).

Под токсичностью вещества понимают его способность нарушать биологические процессы в живых организмах. Диапазон нарушений биологических процессов лежит в пределах от минимальных отклонений до летальных исходов. В практических целях рассматривают три качественных нарушения состояния живых организмов (токсические эффекты):

- дискомфортные состояния, при которых обнаруживаются начальные проявления токсического действия - пороговые эффекты;

- состояния, не позволяющие выполнять возложенные функции - эффект выведения из строя;

- состояния, приводящие к смертельному исходу (эффекту).

Для характеристики токсических свойств отравляющих веществ используются понятия: предельно допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества и токсическая доза (токсодоза). Токсодозами оценивают токсическое воздействие АХОВ на организм человека. Токсодозы принимают равными:

- при ингаляционном поражении - произведению средней по времени концентрации АХОВ в воздухе (С) на время (t);

- при кожно-резорбтивном поражении - массе АХОВ (Д), вызывающей определенный эффект поражения при попадании на кожу (на единицу поверхности или единицу массы).

Различают следующие, часто употребляемые на практике, токсодозы:

- средне-смертельную ингаляционную (LC_t 50) и кожно-резорбтивную (LД), вызывающие смертельный исход у 50% пораженных;

- средне-выводящую ингаляционную (IC_t 50) и кожно-резорбтивную (LД 50), вызывающие выход из строя 50% пораженных;

- среднюю пороговую ингаляционную (PC_t 50) и кожно-резорбтивную (РД 50), вызывающие начальные симптомы отравления у 50 % пораженных.

Для веществ, проникающих в организм в жидком или аэрозольном состоянии через кожу, желудочно-кишечный тракт или через раны, поражающий эффект для каждого конкретного вида организма в стационарных условиях зависит только от количества яда, которое может выражаться в любых массовых единицах (Таблица 1). Токсичность одного и того же АХОВ даже при проникновении в организм одним путем различна для разных видов животных, а для конкретного животного заметно различается в зависимости от способа поступления в организм.

 

Таблица 1

Классификация АХОВ по степени токсичности

 

Показатель	Нормы для класса опасности
Предельно допустимая концентрация вред­ных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м	менее 0,1	0,1-1,0	1,1-10,0	более 10,0
Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг	менее 15	15-150	151-5000	более 5000
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг	менее 100	100- 500	501-2500	более 2500
Средняя смертельная концентрация в воз­духе, мг/м3	менее 500	500-5000	5001-50000	более 50000
Коэффициент возможности ингаляционно­го отравления (КВИО)	более 300	300-30	29-3	менее 3,0
Зона острого действия	менее 6,0	6,0-18,0	18,1-54,0	более 54,0

 

Медико-биологическое действие АХОВ на организм человека проявляется детерминированными и стохастическими эффектами. Детерминированные эффекты – это токсикологические поражения органов и тканей, имеющие пороговый характер, они зависят от величины токсодозы (дозы) и вида химического вещества. Любой сколь угодно малый уровень воздействия АХОВ на человека обусловливает некоторую вероятность возникновения отдельных стохастических (вероятностных) эффектов. К ним относят злокачественные новообразования (канцерогенное действие) и развитие врождённых пороков (тератогенное действие) у людей, подвергшихся воздействию химических веществ, а также развитие болезней у потомков (генетическое действие).

По признаку преимущественного синдрома при острой интоксикации АХОВ разделены на следующие группы (Таблица 2):

 

Таблица 2

Классификация АХОВ по преимущественному синдрому, складывающемуся при острой интоксикации

№ п/п	Наименование группы	Характер действия	Наименование АХОВ
	Вещества с преимущественно удушающим действием	Поражение верхних дыхательных путей: раздражение, прижигание, воспалительные язвенно-некротические изменения в слизистой дыхательных путей, вплоть до острого токсического отёка лёгких	Хлор, фосген, хлорпикрин, хлорид серы, оксихлорид фосфора, трёххлористый фосфор
	Вещества преимущественно общеядовитого действия	Вещества этой группы различаются по механизму действия. Одни (окись углерода, мышьяковистый водород и др.) являются ядами крови (нарушают перенос кислорода к тканям); другие (синильная кислота, цианиды и др.) – являются тканевыми ядами (разрушают железосодержащие ферменты дыхательного ряда, лишают клетки способности усваивать кислород).	Окись углерода, цианистый водород, мышьяковистый водород, синильная кислота, динитрофенол
	Вещества, обладающие удушающим и общеядовитым действием	Вызывают отек легких при ингаляционном в содействии и нарушают энергетический обмен при резорбции	Амил, акрилонитрил, азотная кислота, окислы азота, сернистый ангидрид, фтористый водород, сероводород
	Нейротропные яды	Действуют на генерацию, проведение и передачу нервного импульса и может привести к гибели поражённого	Сероуглерод, тетраэтилсвинец, фосфорорганические соединения (ФОС), хлорофос, карбофос, октаметил, фосфорорганические лекарственные соединения
	Вещества, обладающие удушающими нейтронным действием	Вызывают токсический отек легких, на фоне которого формируется тяжелое поражение нервной системы	Аммиак, гептил, гидразин и др.
	Метаболические яды	Нарушают процессы метаболизма вещества в организме	Окись этилена, дихлор­этан
	Вещества, нарушающие обмен веществ	Вызывают заболевания с чрезвычайно вялым течением и нарушают обмен веществ	Диоксин, полихлорированные бензофураны, бромистый этил, галогенизированные ароматические соединения, этиленоксид и др.

 

По степени воздействия на организм человека АХОВ разделяются на 4 класса опасности:

1 класс - чрезвычайно опасные — летальная доза 50 % — менее 0,5 г/м³;

2 класс - высокоопасные — до 5 г/см³;

3 класс - умеренноопасные - до 50 г/см³;

4 класс - малоопасные — более 50 г/см³.

Вещества 1 и 2 классов опасности способны образовывать опасные для жизни концентрации даже при незначительных утечках.

Для жидких и твердых АХОВ агрегатное состояние характеризуется степенью дисперсности (раздробленности) вещества. Различают следующие агрегатные состояния отравляющих веществ:

- парообразное, когда АХОВ находится в атмосфере в виде пара или газа;

- аэрозольное, когда жидкие или твердые АХОВ взвешены в воздухе в виде частиц различного размера: от тонкодисперсных диаметром до 10 мкм (туман, дым) до грубодисперсных диаметром свыше 10 мкм (морось, крупные частицы дыма);

- капельножидкое.

Аварийно химически опасные вещества (АХОВ) могут проникать в организм через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, слизистые оболочки и неповрежденную кожу. Так как большинство этих веществ находится в условиях аварии в виде паров или газов, то чаще всего они попадают в организм через органы дыхания (ингаляционный путь). Этот путь проникновения АХОВ является наиболее опасным в связи с тем, что площадь поверхности альвеол лёгких в развернутом виде составляет более 100 м². Установлено, что дыхательная поверхность легких представляет самую благоприятную для всасывания область во всем теле.

Через пищеварительный канал АХОВ могут попадать пероральным путем (через рот) при заглатывании аэрозольных частиц или пыли, в результате занесения их в полость рта загрязненными руками при еде, курении. При пероральном поступлении токсического вещества в организм часть вещества может, не изменяясь, пройти через кишечник и выделиться. Другая часть попадает из кишечника через систему воротной вены в печень, где яд задерживается, частично нейтрализуется и выделяется с желчью в кишечник. Этот путь проникновения АХОВ представляет меньшую опасность, чем ингаляционный.

Поступление АХОВ в организм через кожу играет менее значительную роль, так как неповрежденная кожа остается непроницаемой для многих токсических веществ.

АХОВ всасываются также через слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Слизистая оболочка дыхательного тракта, начиная с полости рта, носа и глотки вследствие обильного кровоснабжения, отсутствия защитного слоя легко проходима для газов, паров и аэрозоля жидких и твёрдых веществ.

 

 

4. Прогнозирование последствий аварий на химически опасных объектах

По целям, способу и времени прогнозирование подразделяется на заблаговременное и в аварийной ситуации.

Заблаговременное прогнозирование обстановки проводится отделами по делам ГО и ЧС не только на объектах, имеющих АХОВ, но и на соседних с ним объектах с целью определения перечня мероприятий по организации защиты производственного персонала объектов и населения, которые могут оказаться в зонах химического заражения и поражения. В конечном итоге решение этой задачи позволяет наметить и осуществить заблаговременные мероприятия по повышению устойчивости работы данных объектов.

В основу этого метода положены данные по выбросу (сливу) в атмосферу (на подстилающую поверхность) всего запаса АХОВ, имеющегося на объекте, при благоприятных метеоусловиях для распространения зараженного воздуха (инверсия, скорость ветра 1 м/с).

При аварийной ситуации, которая может сложиться в случае аварии на химически опасном объекте, прогнозирование проводится по фактически сложившейся обстановке, т.е. берутся реальные количества выброшенного (пролившегося) аварийно химически опасного вещества и метеоусловия. Для уточнения масштабов заражения АХОВ на промышленных и других объектах, где имеются службы гражданской обороны, химическую обстановку выявляют посты радиационного и химического наблюдения (РХН), звенья и группы радиационной и химической разведки, объектовые лаборатории.

Оценка химической обстановки на объектах, имеющих АХОВ, предусматривает определение глубины и площади зон химического заражения, времени испарения и поражающего действия АХОВ, возможных потерь производственного персонала и населения в очаге химического поражения. Методика предназначена для заблаговременного и оперативного прогнозирования масштабов заражения на случай выбросов АХОВ в окружающую среду при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах.

На основании полученных данных, по этой методике определяются возможные последствия в очаге химического поражения, анализируются условия работы предприятия при воздействии на него АХОВ и их влияние на производство, сырье и материалы, устанавливается возможность герметизации зданий цехов и других помещений, где работают люди, а также возможность работы в СИЗ, определяются способы обеззараживания (дегазации) территории объекта, зданий и сооружений, способы проведения санитарной обработки людей.

Для прогноза обстановки по факту аварийного сброса в водные объекты опасных химических веществ необходим предваритель­ный сбор следующей информации:

- время начала и окончания аварийного сброса;

- общий объем или расход сброшенных (сбрасываемых) в водный объект опасных химических веществ;

- наименование загрязняющего вещества и его физико-химические свойства;

- основные гидрологические и метеорологические характеристики на период прогноза обстановки;

- средняя глубина водоема по направлению возможного распростра­нения высокозагрязненных масс воды и на выделяемых для расчета его участках.

В расчет принимаются только те аварийные сбросы, кото­рые могут привести к высокому (10 ПДК_в) и экстремально высокому (100 ПДК_в) загрязнению водных объектов, в результате чего в створе водопользования рассчитанная по прогнозу или зафиксирован­ная при непосредственном наблюдении концентрация хотя бы по одно­му из загрязняющих веществ может исключить или ограничить возмож­ность водопользования.