Учебный вопрос 1. Аварии на химически опасных объектах и их последствия

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) – это опасное химическое вещество, применяемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (разливе) которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах).

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

К АХОВ относятся только те вещества, которые могут представлять опасность лишь в аварийных ситуациях.

Способность любого АХОВ легко переходить в окружающую среду и вызывать массовые поражения определяется его основными физико-химическими и токсическими свойствами.

 

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 биохимическими 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 используют ряд характеристик, основными из которых являются: концентрация и токсическая доза.

Концентрация – количество вещества (АХОВ) в единице объема, массы (мг/л, г/кг). Различают: пороговую, предельно допустимую и среднюю смертельную концентрации.

Токсическая доза – это количество вещества, вызывающее определенный токсический эффект. Измеряется: г ^. мин/м³, г ^. сек/м³ и т.д., мг/см², г/м², кг/см² и т.д.

Основные свойства АХОВ:

1. Плотность АХОВ (г/см. куб) – это масса вещества в единице объема. Плотность влияет на распространение вещества в атмосфере и на местности. Если газообразные и парообразные АХОВ тяжелее воздуха (что 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.

2. Растворимость АХОВ, т.е. способность образовывать с другими веществами однородные смеси-растворы. 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.

3. 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.

4. 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.

5. Характер взаимодействия вещества с кислотами и щелочами во многом определяет состав веществ, используемых при обеззараживании.

6. Температура кипения.

 

Поражающее воздействие АХОВ на людей обуславливается их способностью при проникновении в организм нарушать его нормальную деятельность, вызывать болезненные состояния, а при определенных условиях – приводить к летальному исходу.

При поражении организма возможны острые и хронические отравления.

Острые отравления наступают в результате сравнительно кратковременного действия на организм завышенных количеств (доз) АХОВ.

Хронические отравления происходят в результате многократного воздействия в течение длительного времени небольших доз.

 

Основные особенности АХОВ:

1. Способность по направлению ветра переноситься на большие расстояния.

2. Объемность действия, то есть способность зараженного воздуха проникать в негерметизированные помещения.

3. Большое разнообразие АХОВ, что создает трудности в создании фильтрующих противогазов;

4. Способность многих АХОВ оказывать не только непосредственное действие, но и заражать людей посредством воды, продуктов, окружающих предметов.

5.

Классификация АХОВ:

1. По способу действия на организм:

- ингаляционного действия – поступают через органы дыхания;

- перорального действия –поступают через рот;

- кожно-резорбтивного действия –воздействуют через кожу.

2. По степени воздействия на организм человека химические вещества делятся на 4 класса:

1-й класс. Чрезвычайно опасные:

- соединения ртути, свинца, кадмия, цинка;

- цианистый водород, синильная кислота и ее соли, нитриты;

- соединения фосфора;

- галогеноводороды: водород хлористый, водород фтористый, водород бромистый;

- хлориды: этиленхлоргидрин, этилхлоргидрит;

- некоторые другие соединения: фосген, оксид этилена.

2-й класс. Высоко опасные:

- минеральные и органические кислоты: серная, азотная, соляная;

- щелочи: аммиак, едкий натрий;

- серосодержащие соединения: сульфиды, сероуглерод;

- некоторые спирты и альдегиды кислот: формальдегид, метиловый спирт;

- органические и неорганические нитро- и аминосоединения: анилин, нитробензол;

- фенолы, крезолы и их производные.

3-й класс. Умеренно опасные. К этому классу относятся все остальные химические соединения.

Й класс. Малоопасные.

3. По основным физико-химическим свойствам и условиям хранения:

Группа	Характеристики	Типичные представители
	Жидкие летучие, хранимые в емкостях под давлением (сжатые и сжиженные газы)	Хлор, аммиак, сероводород, фосген
	Жидкие летучие, хранимые в емкостях без давления	Синильная кислота, акрилонитрил, хлорпикрин
	Дымящие кислоты	Серная, азотная, соляная
	Сыпучие и твердые нелетучие при хранении до + 40 градусов С	Сулема, фосфор желтый, мышьяковый ангидрид
	Сыпучие и твердые летучие при хранении до + 40 градусов С	Соли синильной кислоты, меркураны

4. По преимущественному синдрому, складывающему при острой интоксикации:

№ п/п	Наименование группы	Характер действия	Наименование АХОВ
	Вещества преимущественно удушающего действия	Воздействуют на дыхательные пути человека	Хлор, фосген, хлорпикрин, треххлористый фосфор, хлорокись фосфора
	Вещества преимущественно общеядовитого действия	Нарушают энергетический обмен	Оксид углерода (11), цианистый водород, хлорциан, мышьяковистый водород
	Вещества удушающего и общеядовитого действия	Вызывают оттек легких, при ингаляционном воздействии и нарушают энергетический обмен при резорбции	Акрилонитрил, азотная кислота, оксиды азота, сернистый ангидрит, фтористый водород, сероводород
	Нейротропные яды	Действуют на генерацию, проведение и передачу нервного импульса	Сероуглерод, фосфорорганические соединения (ФОС)
	Вещества удушающего и нейротропного действия	Вызывают токсический оттек легких, формируют тяжелое поражение нервной системы	Аммиак
	Метаболические яды	Нарушают процессы метаболизма и обмена веществ в организме	Оксид этилена, бромистый метил, дихлорэтан, диоксин

5. По способности к горению, все АХОВ делятся на:

- негорючие(фосген, диоксин);

- трудногорючие вещества(сжиженный аммиак, цианистый водород и др.),
способные гореть только в присутствии источника зажигания;

- горючие вещества(газообразный аммиак, сероуглерод и др.), способные к горению даже после удаления источника зажигания.

-

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

На территории Украины функционируют 1810 объектов хозяйствования, на которых хранится или используется в производственных процессах более 283 тыс. тонн опасных химических веществ (ОХВ), в том числе 9,8 тыс. тонн хлора, 178,4 тыс. тонн аммиака.

Эти объекты распределены по степени химической опасности:

Первая степень химической опасности (в зонах возможного химического заражения проживает более 75 тыс. человек) – 76 объектов.

Вторая степень химической опасности (в зонах возможного химического заражения проживает от 40 до 75 тыс. человек) – 60 объектов.

Третья степень химической опасности (в зонах возможного химического заражения проживает 40 тыс. человек) – 1134 объекта.

Четвертая степень химической опасности (зоны возможного химического заражения не выходят за пределы объекта) – 540 объектов.

В зонах возможного химического заражения проживает около 20 млн человек.

Предприятия химического комплекса являются постоянными источниками загрязнения окружающей среды за счет выбросов в атмосферу хлористого водорода, окислов азота и серы, сероводорода, четыреххлористого углерода, дихлорэтана, формальдегида, аммиака, хлора, диоксинов, полихлорированных бифенилов и полихлорированных дибензофуранов, органических растворителей, а также за счет сбросов, в которых содержатся тяжелые металлы, цианиды, органические вещества, нефтепродукты.

В настоящее время химический комплекс Украины представляют:

· химическая промышленность, в том числе: горно-химическая (добыча минерального сырья), основная химия (получение солей, кислот, минеральных удобрений), промышленность химических волокон и тканей, промышленность синтетических смол и пластмасс, лакокрасочная промышленность, промышленность синтетических красителей;

· нефтехимическая промышленность, в том числе: производство продуктов органического синтеза, шинная промышленность, резиново-асбестовая;

· химико-фармацевтическую промышленность.

Доля химического комплекса в промышленном производстве Украины составляет: выпуск продукции – 7,3 %, численность персонала – 5,2 %, стоимость производственных фондов – 9,2 %.

Товарная продукция химического комплекса составляет: химическая промышленность – 69%, нефтехимическая – 23,3%, химико-фармацевтическая – 7,7%.

Наращивание химического производства привело также к росту количества промышленных отходов, представляющих опасность для окружающей среды и людей. Только токсичных отходов в Украине накоплено более 4 млрд. т, при среднегодовом образовании 103 млн. т.

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 и промежуточными и конечными продуктами промышленного про­изводства.

 

Условия хранения и перевозки АХОВ:

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

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

Наземные резервуары на складах располагаются, как правило, группами с одним резервным резервуаром на группу. Вокруг каж­дой группы резервуаров по периметру предусматривается замкну­тое обвалование или ограждающая стенка. У некоторых отдельно стоящих больших резервуаров могут быть поддоны или подзем­ные железобетонные резервуары.

Твердые АХОВ хранят в специальных помещениях или на от­крытых площадках под навесами.

На близкие расстояния АХОВ перевозят автотранспортом в бал­лонах, контейнерах (бочках) или автоцистернах.

Для хранения и перевозки жидких АХОВ наиболее часто используются бал­лоны емкостью от 0,016 до 0,05 м³. Емкость контейнеров (бочек) варьируется в пределах от 0,1 до 0,8 м³. Автоцистерны используются в основном для перевозки аммиака, хлора, амила и гептила. Жидкий хлор транспортируют в автоцистернах вместимостью до 20 т, амил – до 40 т, гептил – до 30 т.

По железной дороге АХОВ перевозят в баллонах, контейнерах (бочках) и цистернах. Баллоны перевозятся, как правило, в крытых вагонах, а контей­неры (бочки) – на открытых платформах, в полувагонах и в уни­версальных контейнерах.

Водным транспортом большинство АХОВ перевозится в бал­лонах и контейнерах (бочках), однако ряд судов оборудован спе­циальными резервуарами (танками) вместимостью до 10 000 тонн.

В связи с возможностью выброса (вылива) АХОВ на потенциально опасном объекте для предотвращения или уменьшения влияния вредных факторов на людей, с/х животных и растения, а также на окружающую природную среду вокруг объекта устанавливается санитарно-защитная зона.

Химическая авария – это авария на химически опасном объекте, сопровождающимся проливом или выбросом АХОВ, способная привести к гибели или химическому заражению людей, сельскохозяйственных животных и растений, химическому заражению окружающей среды.

Разрушение химически опасного объекта – результат катастроф и стихийных бедствий, приведших к полной разгерметизации всех ёмкостей и нарушению технологических коммуникаций.

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

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

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

Эквивалентное количество АХОВ – это такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии и температуре 20^оС эквивалентен масштабу заражения данным АХОВ при конкретных метеоусловиях.

Основными источниками опасности в случае аварий на хими­чески опасных объектах 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.

 

При авариях на ХОО выделяют 4 фазы динамического существования:

Первая фаза «Инициирование аварии» обусловлена накоплением отклонений параметров процессов от их нормальных (требуемых) значений или неконтролируемыми случайностями.

Вторая фаза «Развитие аварии» оказывает определяющее воздействие на масштабы последствия аварии, так как от особенностей попадания АХОВ в атмосферу зависят дальность распространения газовой волны и время поражающего действия.

Третья фаза «Выход последствий аварии за пределы территории объекта» сопровождается распространением газовой волны и её выброс за пределы объекта, поражающим воздействием АХОВ на население и производственный персонал.

Четвертая фаза «Локализация аварии и ликвидация последствий» включает проведение мероприятий химической защиты по локализации и ликвидации источника заражения.

 

Классификация химических аварий по источникам возникновения.

 

 

В случае возникновения аварий на химически опасных объектах с выбросом АХОВ очаг химического пораже­ния будет иметь следующие особенности:

1. Образование облаков паров АХОВ и их распространение в окружающей среде являются сложными процессами, которые определяются диаграммами фазового состояния АХОВ, их основными физико-химическими характеристиками, условиями хранения, метеоусловиями, рельефом местности и т.д., поэтому прогнозирование масштабов химического заражения (загрязнения) весьма затруднено.

2. Возможное одновременное воздействие нескольких поражающих факторов: химического заражения местности, воздуха, водоемов; высокой или низкой температуры; ударной волны, а вне объекта – химического заражения окружающей среды.

3. Наиболее опасный поражающий фактор – воздействие паров АХОВ через органы дыхания. Он действует как на месте аварии, так и на больших расстояниях от источника выброса и распространяется со скоростью ветрового переноса АХОВ.

4. Опасные концентрации АХОВ в атмосфере могут существо­вать от нескольких часов до нескольких суток, а заражение местности и воды – еще более длительное время.

5. Летальный исход зависит от свойств АХОВ, токсической дозы и может наступать как мгновенно, так и через некоторое время (несколько дней) после отравления.

 

При авариях и разрушениях емкостей на ХОО в воздухе образуется первичное и вторичное облако АХОВ:

Первичное облако – облако АХОВ, образующееся в результате мгновенного (1-3 мин) перехода в атмосферу части АХОВ из ёмкости при её разрушении.

Вторичное облако – облако АХОВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности.

В результате аварии или разрушения ХОО образуется зона заражения АХОВ, т. е. территория, на которой концентрация АХОВ достигает значений, опасных для жизни людей. Граница зоны химического заражения характеризуется значением пороговой токсодозы.

Масштабы заражения АХОВ в зависимости от их физических свойств и агрегатного состояния рассчитываются для первичного и вторичного облаков:

- для сжиженных газов – отдельно для первичного и вторичного;

- для сжатых газов – только для первичного;

- для ядовитых жидкостей, кипящих выше температуры окружающей среды, – только для вторичного.

Одним из мероприятий комплекса мер по защите населения от АХОВ является заблаговременное прогнозирование зон возможного химического заражения АХОВ.

 

Под прогнозированием масштабов заражения АХОВ понимается определение глубины и площади зон заражения, а также возможные потери среди людей.

Глубину зоны возможного заражения можно определить по формуле:

 

где Г₁ – глу­би­на зо­ны за­ра­же­ния, образованная первичным облаком АХОВ (определяется по справочным данным и зависит от количества АХОВ перешедшего в первичное облако), км;

Г₂ – глу­би­на зо­ны за­ра­же­ния, образованная вторичным облаком АХОВ (определяется по справочным данным и зависит от количества АХОВ перешедшего во вторичное облако), км.

 

Площадь зоны возможного заражения определяется:

 

где Г_полн. – полная глубина зоны возможного заражения, км;

– угловой размер зоны возможного заражения АХОВ в зависимости от скорости ветра (при прогнозировании принимается равным 180), градусы.

 

Возможные потери среди людей можно спрогнозировать по следующей зависимости:

где N_о.х. – численность населения, оказавшегося в зоне химического заражения, чел.;

П_сизод – процент людей, обеспеченных средствами индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД), %;

П_скз – процент обеспечения населения СКЗ (средствами коллективной защиты - убежищами и укрытиями) от общего количества проживающих в населенном пункте, %.

 

Порядок нанесения зон возможного заражения АХОВ на топографических картах и схемах следующий:

Зона возможного заражения облаком АХОВ на картах ограничена полуокружностью, имеющим радиус, равный глубине зоны заражения Г_полн. Центр полуокружности совпадает с источником заражения. Основание полуокружности перпендикулярно азимуту среднего ветра.

Говоря о зависимости зон заражения АХОВ от характера АХОВ, метеорологических условий и местности, надо отметить следующее:

- при распространении АХОВ наибольшие концентрации будут наблюдаться при прохождении первичного облака. Они обусловят и наибольшее количество поражённых. Поэтому наибольшую опасность будут представлять сжиженные и сжатые газы, которые в основном и формируют первичное облако АХОВ;

- масштабы при химически опасных авариях очень сильно зависят от метеорологической обстановки и условий хранения АХОВ. Из всех степеней вертикальной устойчивости атмосферы инверсия наиболее благоприятна для устранения облака АХОВ. Глубина распространения облака АХОВ при изотермии будет в 5 раз меньше, чем при инверсии, а при конвекции в 5 раз меньше, чем при изотермии. Средняя скорость ветра (приземного h =2 м) V = 1м/с наиболее благоприятна для увеличения глубины заражения (при этом учитывается скорость переноса АХОВ воздушным потоком до высоты h = 20 м от поверхности земли). Большая скорость ветра быстро рассеивает поражающие концентрации АХОВ, а меньшая скорость уменьшает глубину заражения;

- глубина распространения облака АХОВ на закрытой местности (в населённых пунктах со сплошной застройкой, в лесных массивах) будет примерно в 3,5 раза меньше, чем на открытой, при соответствующей степени вертикальной устойчивости воздуха и скорости ветра;

- температура воздуха влияет на глубину распространения облака АХОВ, т. к. при более высокой температуре большая часть АХОВ переходит в атмосферу;

- температура также влияет на испаряемость АХОВ с подстилающей поверхности и увеличивает (или уменьшает) количество АХОВ во вторичном облаке.

Зона смертельных токсодо з – это территория, на внешней границе которой 50% людей получают смертельную токсодозу. Здесь облако АХОВ обладает наибольшими поражающими возможностями. Часто за радиус смертельных токсодоз принимают радиус района аварии, который зависит от вида АХОВ и условий его хранения. Район аварии представляет круг, его радиус при выполнении практических расчётов (прогнозировании) рекомендуется для низкокипящих АХОВ, находящихся в жидком состоянии, принимать равным:

- при разрушении технологических ёмкостей до 100т - 0,5км;

- при разрушении технологических ёмкостей более 100т – 1км.

Для высококипящих АХОВ:

- при разрушении ёмкостей до 100т – 0,2-0,3км;

- при разрушении ёмкостей более 100т – 0,5км.

При возникновении пожара в ходе химической аварии радиус района аварии увеличивается в 1,5-2 раза.