Аварии на трубопроводном транспорте

Общая протяженность магистральных нефтепроводов и продуктопроводов на территории РБ составляет почти 6 тыс. км., газопроводов – 5 тыс.км. Наиболее крупными из них являются нефтепровод “Дружба” и Самотлор – Новополоцк, газопровод Торжок – Минск – Иванцевичи.

• Авария на трубопроводе – это авария на трассе трубопровода, связанная с выбросом или выливом под давлением опасных химических или пожаровзрывоопасных веществ, приводящая к возникновению техногенной ЧС. В зависимости от вида транспортируемого продукта аварии на магистральных трубопроводах могут представлять ту или иную опасность – от возможной гибели людей до нанесения вреда экономике и экологические бедствия.

Чрезвычайные ситуации, вызванные происшествиями на химически опасных объектах

В настоящее время в промышленности, сельском хозяйстве, в быту используется более 10 миллионов химических соединений, подавляющее большинство которых в естественной природе не существует. Ежегодно создается человеком до 250000 наименований новых соединений. Но опасность представляют химические вещества, смертельная доза которых для человека не превышает 100 мг/кг. Считается, что опасными для здоровья человека являются более 10 тысяч химических соединений, но особую опасность представляют несколько сот из них, которые называются сильно действующими ядовитыми веществами (СДЯВ) или химическими опасными веществами (ХОВ).

Примечание: Название “СДЯВ” определено ГОСТ Р 22.0.05 – 94. Однако часть специалистов такое название считают неудачным и предлагают заменить на ХОВ (химически опасное вещество). Поэтому в некоторых официальных документах это название уже используется. В дальнейшем в настоящем пособии используется последнее название «ХОВ».

В РБ имеется 107 видов химически опасных веществ, но только 34 из них широко используются в народном хозяйстве.

Обычно химически опасные вещества используются на химически опасных объектах. В результате аварий на химически опасных объектах происходит заражение воздуха в форме зоны химического заражения.

• Зона химического заражения – территория, в пределах которой распространены или куда привнесены опасные химические вещества в концентрациях и количествах, создающих опасность для жизни и здоровья людей, для сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени.

Зона химического заражения характеризуется:

• глубиной с поражающей концентрацией (участок Г);

• глубиной со смертельной концентрацией (глубина I);

• площадью зоны заражения;

• количеством очагов, попавших в зону заражения;

• количеством людей, попавших в зону заражения.

Примечание: глубина со смертельной концентрацией характерна только в случае однократного выброса газа.

Размеры и форма зоны заражения зависят от направления и скорости распространения ветра, от состояния погоды, количества вылившегося или выброшенного ХОВ, его агрегатного состояния, физических свойств, токсичности и др. В РБ глубина распространения некоторых ХОВ может превышать 20 км, а площадь возможного заражения – 5,3 тыс. кв. км, где может оказаться более 2 миллионов жителей республики.

На рис. 2.7. зона возможного химического заражения представлена (вид сверху) в виде сектора. Фактически форма зона может иметь вид:

- окружности при скорости ветра до 0,5 м/с;

- полуокружности, при скорости ветра от 0,5 до 1 м/с;

- сектора, при скорости ветра от 1 до 8 м/с

- эллипса, при скорости ветра более 8 м/с.

Зона фактического заражения может находиться в пределах сектора возможного заражения в зависимости от скорости ветра. Необходимо учитывать, что чем больше скорость ветра, тем точнее прогноз.

Особенностью распространения газа или аэрозолей ХОВ является то, что на высоте 100 м скорость ветра примерно в 2 раза больше, чем на высоте 10 м, зараженное облако вверх не поднимается и не рассеивается, а распространяется по направлению движения воздушного потока. При скоростях ветра более 5 м/с высота слоя зараженного воздуха не превышает 50 м.

Очаг заражения

Смирновка

V_в

l

Реуты

Г

Очаг заражения

Рис. 2.7. Зона химического заражения

Время рассеивания зараженного воздуха, а следовательно и уменьшение концентрации ХОВ в воздухе зависит от степени вертикальной устойчивости приземного слоя воздуха:

- инверсия препятствует рассеиванию зараженного воздуха;

- при изотермии сохраняются высокие концентрации, если скорость ветра не превышает 5 м/с;

- конвекция вызывает сильное рассеивание зараженного воздуха, но в условиях города этот слой не оказывает существенного влияния на характер распространения при длительном воздействии.

В пределах зоны химического заражения ХОВ степень и глубина заражения зависит от рельефа местности, наличия растительности, населенных пунктов.

1. Отдельный холм или здание отклоняют ветер, образуются завихрения на наветренной стороне, а значит и участки пониженной концентрации ХОВ и участки застоя. Если в городе направление ветра совпадает с направлением улицы, то скорость ветра увеличивается и глубина распространения зараженного облака, при скорости ветра 4–8 м/с может увеличиться в 2–4 раза за счет подсасывания зараженного воздуха из вышележащего слоя.

2. Если на пути распространения облака ХОВ находится населенный пункт, здания которого расположены перпендикулярно вектору скорости ветра, то наблюдается рассеивание облака, глубина распространения ХОВ уменьшается примерно в 1,5 раза, но в зонах застоя (за домами, в парках) продолжительность заражения увеличивается.

3. В том случае, когда воздушный поток встречает лес, то над поверхностью леса возникают завихрения, скорость воздушного потока уменьшается, завихрения сохраняются на подветренной стороне леса на расстоянии до 500 м. В результате, в начале леса на глубину до нескольких сот метров образуется застой зараженного воздуха с повышенной концентрацией, а глубина распространения ХОВ уменьшается в 2 раза.

4. Котловина ослабляет ветер и уменьшает глубину распространения ХОВ примерно в 1,5 раза.

5. Если местность открытая, инверсия, температура кипения ХОВ до 20⁰С, то глубина распространения испарений ХОВ увеличивается в 2–3 раза.

6. При изотермии сохраняются высокие концентрации ХОВ.

Температура воздуха и почвы определяют агрегатное состояние ХОВ и тем самым оказывают влияние на скорость испарения и время заражения. Осадки, особенно дождь, снижает концентрацию ХОВ, а при заражении аммиаком нейтрализуют его.

• Очаг заражения – территория, в пределах которой в результате аварии на химически опасном объекте произошли массовые поражения людей, животных и растений.

Степень опасности ХОВ определяется токсичностью. Свойство веществ вызывать отравления (интоксикацию) организма называется токсичностью. Она характеризуется дозой вещества, вызывающей ту или иную степень отравления живых организмов.

В РБ имеется более 540 объектов, где хранятся, используются или производятся опасные химические вещества. Общее количество людей, которое может попасть в зоны заражения, может достичь 5 миллионов человек. Химически опасные объекты могут иметь 4 степени опасности:

1-я степень – в зону заражения попадает более 75 тысяч человек, масштаб заражения региональный, время заражения воздуха – нес­колько суток, заражение воды – от нескольких суток до нескольких месяцев.

2-я степень – в зону заражения попадает от 40 до 75 тысяч человек, масштаб заражения местный, время заражения воздуха составляет от нескольких часов до нескольких суток, заражение воды – до нескольких суток.

3–я степень – в зону заражения попадает менее 40 тысяч человек, масштаб объектовый, время заражения воздуха – от нескольких минут до нескольких часов, заражение воды – от нескольких часов до нескольких суток.

4–я степень – зона заражения не выходит за пределы санитарно-защитной зоны или за территорию объекта, масштаб локальный, заражение воздуха – от нескольких минут до нескольких часов, заражение воды – от нескольких часов до нескольких суток.

В Республике Беларусь имеется: 3 объекта первой степени опасности, 11 объектов второй степени опасности, 221 объект третьей степени опасности и более 110 объектов 4 степени опасности.

Примеры объектов первой и второй степени опасности: ПО «Полимир», г. Новополоцк - запасы акрилнитриловой кислоты составляют 5000 тонн, синильной кислоты - 15 тонн, аммиака – 1140 тонн, хлора – 6 тонн; водозабор г. Новополоцка – 3 тонны хлора; ПО «Нафтан», г. Новополоцк – 400 тонн аммиака; ПО «Азот», г. Гродно – 20000 тонн аммиака; ПО «Химволокно», г. Гродно – 2 тонны хлора; мясокомбинат, г. Гродно – 40 тонн аммиака; ПО «Водоканал», г. Минск – 80 тонн хлора; Минский автомобильный завод имеет 67 тонн серной кислоты; ТЭЦ №3 г. Минска имеет 140 тонн серной кислоты, ПО мясной промышленности, г. Минск – 60 тонн аммиака. Всего на объектах г. Минска имеется более 300 тонн аммиака, более 250 тонн серной кислоты, более 80 тонн хлора, десятки тонн соляной кислоты.

Аварии и катастрофы на химически опасных объектах - нередкое явление. Так, в мире ежесуточно регистрируется 17–18 крупных химических аварий. В РБ ежегодно происходит от 10 до 25 аварий с выбросом ХОВ.

Основные причины аварий и катастроф: превышение нормативных запасов; нарушение правил транспортировки и хранения; несоблюдение правил техники безопасности при использовании ХОВ на производстве; выход из строя отдельных агрегатов, механизмов, трубопроводов; неисправности транспортных средств; разгерметизация средств хранения; стихийные бедствия, приводящие к авариям на химически опасных объектах; возможные диверсии и террористические акты.

Химические вещества можно классифицировать по разным признакам.

По степени токсичности химические вещества делят:

• чрезвычайно токсичные (смертельная концентрация менее 1 мг/л или токсодоза менее 1 мг/кг, т.е. вызывает смерть у 50% пораженных);

- высоко токсичные (смертельная концентрация составляет 1–5 мг/л или – 1–5 мг/кг соответственно);

• сильно токсичные (смертельная концентрация 6–20 мг/л или 1–5 мг/кг соответственно);

• умеренно токсичные (смертельная концентрация 21–80 мг/л или 501– 5000 мг/кг соответственно);

• мало токсичные (смертельная доза 81–160 мг/л или 5001–15000 мг/кг соответственно);

• практически нетоксичные (смертельная доза свыше 160 мг/л и 15000мг/кг соответственно).

К чрезвычайно токсичным веществам относятся:

• некоторые соединения металлов (органические и неорганические производные мышьяка, ртути, кадмия, свинца, таллия, цинка);

• карбонилы металлов (тетракарбонил никеля, пентакарбонил железа);

вещества, содержащие цианогруппу (синильная кислота и ее соли, нитоилы, органические изоцианаты).

К высоко токсичным веществам относятся:

• соединения фосфора (хлорид фосфора, фосфин, фосфидин и др.);

• фторорганические соединения, галогены, фосген, этиленоксид, хлор, бром.

К сильно токсичным относятся: минеральные и органические кислоты (серная, азотная, фосфорная, уксусная, соляная); щелочи (аммиак, натронная известь); соединения серы (диметилсульфат, ратворимые сульфиды, сероуглерод, хлорид серы, фторид серы, растворимые тиоцианаты); хлористый и бромистый метил; органи­ческие и неорганические нитро- и аминосоединения.

Выше перечисленные вещества опасны для здоровья и окружающей среды только в том случае, если переходят в основное поражающее состояние, чаще в пар, газ или аэрозоль.

Особую группу веществ, многие из которых токсичны для человека, составляют пестициды. Это препараты, предназначенные для борьбы с вредителями сельского хозяйства и сорняками.

По синдрому интоксикации опасные химические вещества можно разделить на семь групп:

Первая группа – вещества с преимущественно удушающим действием (хлор, треххлористый фосфор, оксидхлорид, фосфора, фосген, хлор­пикрин, хлорид серы, гидразин и др.);

Вторая группа – вещества преимущественно общеядовитого действия (оксид углерода синильная кислота, водород мышьяковистый, динитрилфенол, динитроортокрезол, этиленхлоргидрин, акролеин и др.);

Третья группа – вещества, обладающие удушающим и общеядовитым действием (сернистый ангидрид, сероводород, оксиды азота, акрилонитрил, фтористый водород);

Четвертая группа – нейротропные яды, т.е. вещества, воздействующие на генерацию и передачу нервного импульса (ртуть, метилмеркаптан, оксид этилена, сероуглерод, фосфорорганические соединения и др.);

Пятая группа – вещества, обладающие удушающим и нейротропным действием (аммиак, ацетонитрил, кислота бромистоводородная, метил бромистый, метил хлористый, гептил, гидразин и др.);.

Шестая группа – метаболические яды (дихлорэтан, оксид этилена и др.);

Седьмая группа – вещества, нарушающие обмен веществ в организме (диоксины, бензофураны, диметилсульфат, формальдегид и др.).

Кроме того, вредные вещества по характеру воздействия на здоровье человека делят на:

токсические – вызывающие отравление всего организма (окись углерода, циан, свинец, ртуть, мышьяк, бензол и др., а также их соединения);

раздражающие – вызывающие раздражение дыхательного центра и слизистых оболочек (хлор, аммиак, фтористый водород, окислы азота и др.);

сенсибилизирующие – вызывающие аллергические реакции (формальдегид, растворители и лаки на основе нитросоединений и т.п.);

канцерогенные – вызывающие развитие раковых заболеваний (никель и его соединения, хром и его соединения, амины, азбест, бензоевая кислота и др.);

мутагенные – вызывающие изменение наследственных признаков (стирол, свинец, марганец, радиоактивные вещества и т.п.);

вещества, влияющие на репродуктивную функцию человека (ртуть, свинец, марганец, кадмий и др.).

По степени воздействия на организм человека ХОВ делят на 4 класса опасности с учетом попадания в легкие, желудочно-кишечный тракт и на кожу (табл. 2.5). В характеристиках опасных химических веществ обычно указываются и степени опасности. Например, хлор – второго класса опасности, аммиак – четвертого класса опасности и т.д.

Важнейшей характеристикой опасности ХОВ является относительная плотность их паров (газов). Если плотность какого-либо вещества меньше 1, то это значит, что он легче воздуха и будет быстро рассеиваться. Большую опасность представляют ХОВ, относительная, плотность которых больше 1. Они дольше удерживаются на поверхности земли (например, хлор), накапливаются в различных углублениях местности и их воздействие на людей будет более продолжительным.

Таблица 2.5.

Классы опасности ХОВ

Показатель степени опасности	1 класс	2 класс	3 класс	4 класс
ПДК ХОВ в воздухе рабочей зоны, мг/м3	Менее 0,1	0,1–1	1,1–10	Более 10
Средняя смертельная доза при введении в ЖКТ, мг/кг	Менее 15	15–50	51–500	Более 500
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу	Менее 100	100–500	501–2500	Более 2500
Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/м3	Менее 500	500–5000	5001–50000	Более 50000

Кроме того, ХОВ делят на стойкие и нестойкие. К первым относят соединения с температурой кипения выше 130⁰С, ко вторым – с температурой кипения ниже 130⁰С. Нестойкие ХОВ заражают местность на минуты, десятки минут, а стойкие могут сохранять поражающее действие от нескольких часов до нескольких недель и даже месяцев.

По скорости развития поражающего действия ХОВ разделяются на быстродействующие и медленнодействующие. При поражении первыми картина интоксикации развивается быстро – в первые десятки секунд, минуты и десятки минут. С момента контакта с медленно действующими веществами до появления выраженных признаков интоксикации проходит скрытый период от 1 до 10–12 часов.

С учетом выше изложенного, очаги поражения ХОВ делят на 4 вида:

1. Очаг поражения с нестойкими быстродействующими веществами (синильная кислота, аммиак, оксид углерода и др.).

2. Очаг поражения с нестойкими медленно действующими веществами (фосген, пары азотной кислоты и др.).

3. Очаг поражения стойкими быстродействующими веществами (фосфорорганические вещества, анилин и др.).

4. Очаг поражения стойкими медленно действующими веществами (серной кислотой, диоксином, тетраэтиленсвинцом и др.).

Химические вещества (органические, неорганические, элементоорганические) в зависимости от их практического использования классифицируются на:

• промышленные яды, используемые в производстве: например, органические растворители (дихлорэтан), топливо (пропан, бутан), красители (анилин);

• ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве (пестициды, инсекцитиды и др.);

• лекарственные средства;

• бытовые химикаты, используемые в виде пищевых добавок (уксусная кислота), средства санитарии, личной гигиены, косметики и т.д.;

• биологические растительные и животные яды, которые содержатся в растениях и грибах (аконит, цикута), у животных и насекомых (змей, пчел, ос, скорпионов);

• отравляющие вещества (ОВ): зарин, зоман, иприт, фосген и др.

К ядам принято относить лишь те, которые свое вредное действие проявляют в обычных условиях и в небольших количествах. Яды наряду с общей, ранее рассмотренной токсичностью, обладают и избирательной токсичностью.

По избирательной токсичности выделяют яды:

• cердечные с преимущественным кардиотоксическим действием. К этой группе относят многие лекарственные препараты, растительные яды, соли металлов (бария, калия, кобальта, кадмия);

• нервные, вызывающие нарушение психической активности (угарный газ, фосфорорганические соединения, алкоголь и его суррогаты, наркотики, снотворные лекарственные препараты;

• печеночные, среди которых следует выделить хлорированные углеводороды, ядовитые грибы, фенолы и альдегиды;

• почечные – соединения тяжелых металлов, этиленгликоль, щавелевая кислота;

• кровяные – анилин и его производные, нитриты, мышьяковистый водород;

• легочные – оксиды азота, озон, фосген и др.

В Республике Беларусь наиболее опасными являются вещества, которые находятся в газообразном состоянии или распространяются в виде паров и могут быть источником ЧС. К ним относятся: аммиак, азотная кислота (конц.), ацетонитрил, ацетонциангидрин, водород хлористый, водород фтористый, водород цианистый, диметиламин, метиламин, метил бромистый, метил хлористый, нитрилакриловая кислота, окись этилена, сернистый ангидрид, сероводород, сероуглерод, соляная кислота (конц.), формальдегид, фосген, хлор, хлорпикрин, ртуть.

Приведем примеры некоторых наиболее распространенных в Республике Беларусь ХОВ и возможные их последствия для жизни и здоровья человека в случае аварий на химически опасных объектах.

• Аммик. Это бесцветный газ с резким запахом, удельный вес 0,68 кг/м³, 4 класса опасности, растворим в воде, легко испаряется, транспортируется в сжиженном состоянии, при попадании в атмосферу дымит. Горючий газ – горит при наличии постоянного источника горения. Пары с воздухом образуют взрывоопасные смеси. Емкости с аммиаком могут взрываться при нагревании.

Аммиак используется при производстве азотной кислоты, соды, синильной кислоты и других неорганических соединений, удобрений. Аммиак используется в качестве хладагента в холодильниках,

Воздействие на человека. Соприкосновение жидкого аммиака с кожей вызывает обморожение кожных покровов. При вдыхании паров аммиака происходит отек легких и гортани, а при смертельной дозе (более 7 мг/л) наступает смерть от сердечной слабости и поражения легких.

• Хлор. Это газ зеленовато-желтого цвета с резким запахом, плотнее воздуха в 2,5 раза, 2 класса опасности, умеренно растворим в воде, хранится под давлением в емкостях в жидком состоянии. Является сильным окислителем.

Применяется в промышленности, в том числе для отбеливания тканей и бумажной массы, в производстве пластмасс, каучуков, пестицидов, растворителей, в цветной металлургии, для обеззараживания питьевой воды.

Воздействие на человека. При вдыхании газа происходит отек легких. При смертельной дозе (0,1 мг/л в течение часа) наступает смерть от рефлекторного торможения дыхательного центра.

• Синильная кислота. Это бесцветная жидкость с запахом горького миндаля, 2 класса опасности, удельный вес 0,93 мг/л, смешивается с водой. Легко сорбируется различными материалами.

Используют для получения аминокилот, акрилонитрила, при производстве пластмасс, в сельском хозяйстве – для борьбы с вредителями.

Воздействие на человека. Это вещество общеядовитого действия, но особую опасность представляют пары, при концентрации паров более 10 г/м³ поражение организма происходит и через кожу. В результате воздействия паров наступает смерть из-за остановки дыхания и поражения центральной нервной системы.

• Метан. Это бесцветный газ, не имеющий запаха, удельный вес 0,717 кг/м³, 4 класса опасности, взрывоопасен (особенно в соотношении с воздухом 1:10), горит синеватым пламенем с выделением большого количества тепла, поэтому применяется в быту и как горючее на транспорте.

Воздействие на человека. Метан опасен при вдыхании, поражает центральную нервную систему, вызывает наркотическое состояние, смерть из-за остановки дыхания и сердца.